Техническая документация на УФ светодиод LTPL-C034UVD405 - 3.5x3.5x1.6мм - 3.5В - 460-700мВт - Пиковая длина волны 405нм

1. Обзор продукта

Серия УФ продуктов C03 представляет собой передовой, энергоэффективный источник света, разработанный для УФ отверждения и общих ультрафиолетовых применений. Эта технология объединяет долговечность и надежность, присущие светоизлучающим диодам, с высокими уровнями яркости, традиционно ассоциируемыми с обычными УФ источниками. Это слияние обеспечивает значительную гибкость проектирования и открывает новые возможности для твердотельного УФ освещения, чтобы заменить старые, менее эффективные УФ технологии.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Данный продукт предназначен для применений, требующих точного, надежного и эффективного ультрафиолетового излучения. Его основные преимущества включают полную совместимость с системами управления на интегральных схемах (ИС), соответствие стандартам RoHS и бессвинцовому (Pb-free) производству, что способствует снижению эксплуатационных затрат и затрат на обслуживание в течение жизненного цикла продукта. Целевой рынок охватывает промышленные процессы отверждения, медицинское и научное оборудование, обнаружение подделок и любые применения, где контролируемое УФ облучение является критически важным.

2. Технические параметры: Подробный объективный анализ

В следующем разделе представлен детальный, объективный анализ ключевых технических параметров устройства, определенных в стандартных условиях испытаний (Ta=25°C).

2.1 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или вблизи них. Максимальный постоянный прямой ток (If) составляет 500 мА. Максимальная потребляемая мощность (Po) составляет 2 Вт. Устройство может работать в диапазоне температур окружающей среды (Topr) от -40°C до +85°C и храниться (Tstg) в диапазоне от -55°C до +100°C. Максимально допустимая температура перехода (Tj) составляет 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 характеристики определяют производительность устройства в типичных рабочих условиях (If = 350мА). Прямое напряжение (Vf) варьируется от минимального 2.8В до максимального 4.4В, с типичным значением 3.5В. Общий излучаемый поток (Φe), измеренный с помощью интегрирующей сферы, составляет от 460мВт до 700мВт, с типичным значением 620мВт. Пиковая длина волны (Wp) указана в диапазоне от 400нм до 410нм, что прочно помещает ее в ближний ультрафиолетовый спектр. Угол излучения (2θ1/2) обычно составляет 130 градусов, что указывает на широкую диаграмму направленности. Тепловое сопротивление от перехода к корпусу (Rth jc) обычно составляет 14.7 °C/Вт, с допуском измерения ±10%.

2.3 Тепловые характеристики

Эффективное управление температурой имеет первостепенное значение для производительности и долговечности светодиода. Указанное тепловое сопротивление (Rth jc) 14.7 °C/Вт указывает на повышение температуры на каждый ватт рассеиваемой мощности между полупроводниковым переходом и корпусом. Предпочтительно более низкое значение. Этот параметр в сочетании с максимальной температурой перехода 110°C определяет необходимые требования к теплоотводу для любого конкретного применения, чтобы обеспечить работу светодиода в пределах его безопасной рабочей области и поддержание номинальной выходной мощности и срока службы.

3. Объяснение системы бинов

Продукт классифицируется по бинам на основе ключевых параметров производительности для обеспечения согласованности для конечного пользователя. Код бина указан на каждой упаковочной сумке.

3.1 Бинирование прямого напряжения (Vf)

Светодиоды сортируются на четыре бина напряжения (V0, V1, V2, V3) при испытательном токе 350мА. Бин V0 имеет напряжение от 2.8В до 3.2В, V1 – от 3.2В до 3.6В, V2 – от 3.6В до 4.0В, а V3 – от 4.0В до 4.4В. Допуск для этой классификации составляет ±0.1В. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с близко совпадающими прямыми напряжениями для параллельного подключения или точного регулирования тока.

3.2 Бинирование излучаемого потока (Φe)

Оптическая выходная мощность классифицируется на шесть бинов (R1 через R6). R1 представляет самый низкий диапазон выходной мощности (460-500 мВт), а R6 – самый высокий (660-700 мВт), все измерено при 350мА. Допуск для излучаемого потока составляет ±10%. Это бинирование позволяет осуществлять выбор на основе требуемой интенсивности света для применения.

3.3 Бинирование пиковой длины волны (Wp)

Излучаемая длина волны сортируется на два основных бина: P4A (400-405 нм) и P4B (405-410 нм), с допуском ±3нм. Это критически важно для применений, чувствительных к определенным УФ длинам волн, например, для инициирования конкретных фотохимических реакций в процессах отверждения.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают представление о поведении устройства в различных условиях.

4.1 Относительный излучаемый поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая обычно показывает сублинейную зависимость, где излучаемый поток увеличивается с ростом прямого тока, но может демонстрировать насыщение или падение эффективности при более высоких токах. Точка работы (например, 350мА) должна быть выбрана для баланса выходной мощности и эффективности, оставаясь в пределах абсолютных максимальных параметров.

4.2 Относительное спектральное распределение

Этот график изображает интенсивность света, излучаемого на разных длинах волн, с центром вокруг пиковой длины волны (400-410нм). Он показывает спектральную ширину полосы, что важно для применений, где требуется спектральная чистота или взаимодействие с определенной длиной волны.

4.3 Характеристики излучения

Эта полярная диаграмма иллюстрирует пространственное распределение интенсивности света, соответствующее углу излучения 130 градусов. Она показывает, как свет излучается из корпуса светодиода, что жизненно важно для проектирования оптической системы, чтобы обеспечить правильное освещение целевой области.

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

Эта фундаментальная кривая показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с током. Форма кривой необходима для проектирования соответствующей схемы управления, будь то простой токоограничивающий резистор или драйвер постоянного тока.

4.5 Относительный излучаемый поток в зависимости от температуры перехода

Эта критически важная кривая демонстрирует негативное влияние повышения температуры перехода на световой выход. По мере увеличения температуры перехода излучаемый поток уменьшается. Это подчеркивает важность эффективного управления температурой для поддержания стабильной оптической производительности с течением времени и в различных условиях окружающей среды.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры

Устройство имеет компактный корпус для поверхностного монтажа. Ключевые размеры включают размер корпуса и профиль линзы. Все линейные размеры указаны в миллиметрах. Общие допуски на размеры составляют ±0.2мм, в то время как высота линзы и длина/ширина керамической подложки имеют более жесткие допуски ±0.1мм. Тепловая площадка на дне устройства электрически изолирована (плавающая) от анодной и катодной площадок, что означает, что ее можно подключить непосредственно к тепловой плоскости печатной платы для рассеивания тепла без создания электрического короткого замыкания.

5.2 Идентификация полярности и конструкция контактных площадок

Предоставлена рекомендуемая компоновка контактных площадок на печатной плате (PCB) для обеспечения правильной пайки и тепловых характеристик. Конструкция включает отдельные площадки для анода и катода, а также большую площадку для теплового соединения. Правильная ориентация полярности во время сборки необходима для работы устройства.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Рекомендуется подробный профиль пайки оплавлением. Ключевые параметры включают предварительный нагрев, выдержку, пиковую температуру оплавления и скорость охлаждения. Максимальная пиковая температура (измеренная на поверхности корпуса) должна контролироваться. Быстрый процесс охлаждения не рекомендуется. Рекомендуется использовать минимально возможную температуру пайки, обеспечивающую надежное соединение. Устройство может выдержать максимум три цикла оплавления. Ручная пайка, если необходимо, должна быть ограничена максимум 300°C не более 2 секунд и применяться только один раз.

6.2 Меры предосторожности при очистке и обращении

Если требуется очистка после пайки, следует использовать только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт. Неуказанные химические очистители могут повредить корпус светодиода. Во время обращения следует соблюдать общие меры предосторожности от электростатического разряда (ESD).

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации на ленте и в катушках

Светодиоды поставляются в рельефной несущей ленте, запечатанной верхней покрывающей лентой. Лента намотана на катушки. Стандартная 7-дюймовая катушка может вмещать максимум 500 штук. Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B. Существует спецификация, согласно которой не более двух последовательных карманов для компонентов на ленте могут быть пустыми.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Этот УФ светодиод подходит для различных применений, включая, но не ограничиваясь: УФ отверждение клеев, чернил и покрытий; возбуждение флуоресценции для анализа или инспекции; медицинское и биологическое оборудование; системы очистки воздуха и воды; обнаружение подделок (например, проверка защитных элементов).

8.2 Соображения при проектировании и метод управления

Светодиод – это устройство, управляемое током. Чтобы обеспечить равномерную интенсивность, когда несколько светодиодов подключены параллельно в одном применении, настоятельно рекомендуется включать индивидуальный токоограничивающий резистор последовательно с каждым светодиодом. Это компенсирует незначительные различия в прямом напряжении (Vf) между отдельными устройствами, предотвращая "перетягивание" тока, когда один светодиод потребляет больше тока, чем другие, что приводит к неравномерной яркости и потенциальной перегрузке. Схема драйвера постоянного тока является оптимальным решением для управления одним или несколькими светодиодами, соединенными последовательно, обеспечивая стабильную производительность независимо от вариаций прямого напряжения.

9. Надежность и тестирование

Устройство проходит комплексный план испытаний на надежность для обеспечения надежности. Испытания включают: Работа при низкой температуре (LTOL при -30°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/60% относительной влажности), Термоудар (TMSK от -40°C до 125°C), Стойкость к теплу пайки (моделирование оплавления) и испытание на паяемость. Определены конкретные критерии прохождения/непрохождения на основе изменений прямого напряжения (в пределах ±10%) и излучаемого потока (в пределах ±15%) после испытаний. Все испытания на срок службы проводятся с устройством, установленным на теплоотвод.

10. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с традиционными УФ источниками света, такими как ртутные лампы, это твердотельное светодиодное решение предлагает явные преимущества: мгновенное включение/выключение без времени разогрева, значительно более длительный срок службы (часто десятки тысяч часов), более высокая энергоэффективность, преобразующая больше электрической мощности в полезный УФ свет, отсутствие опасных материалов, таких как ртуть, компактный размер, позволяющий создавать новые форм-факторы, и точный спектральный выход. Исторически основным компромиссом была более низкая общая оптическая мощность, но современные мощные УФ светодиоды, такие как эта серия, сокращают этот разрыв для многих применений.

11. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

11.1 В чем разница между излучаемым потоком (мВт) и световым потоком (лм)?

Излучаемый поток (Φe) измеряет общую оптическую мощность, излучаемую во всех направлениях, в Ваттах. Это правильная метрика для УФ светодиодов, так как она количественно определяет фактическую УФ энергию. Световой поток (люмены) измеряет воспринимаемую яркость человеческим глазом, взвешенную по кривой фотопической чувствительности, и не применим к невидимым УФ источникам.

11.2 Как выбрать правильный бин для моего применения?

Выберите бин напряжения (Vf) на основе конструкции вашей схемы управления и необходимости согласования тока в параллельных цепочках. Выберите бин излучаемого потока (Φe) на основе требуемой интенсивности или облученности на вашей цели. Выберите бин длины волны (Wp), если ваш процесс чувствителен к определенному спектральному пику (например, 405нм против 400нм).

11.3 Почему управление температурой так критично?

Высокая температура перехода напрямую снижает световой выход (как показано на характеристических кривых) и ускоряет механизмы деградации внутри полупроводника, резко сокращая срок службы устройства. Правильный теплоотвод является обязательным условием для надежной, долгосрочной работы.

12. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование печатной платы для УФ точки отверждения с несколькими светодиодами.Разработчику необходимо создать массив из 10 светодиодов для применения отверждения на малой площади. На основе технической документации: 1) Они выбирают светодиоды из одного бина Vf и Φe для согласованности. 2) Они проектируют печатную плату с рекомендуемой компоновкой контактных площадок, подключая тепловые площадки к большой медной заливке на плате, соединенной с переходными отверстиями для отвода тепла на нижний слой или внешний радиатор. 3) Они решают управлять светодиодами с помощью драйвера постоянного тока, установленного на 350мА. Поскольку они хотят подключить все 10 светодиодов параллельно для равномерного освещения, они включают небольшой индивидуальный токоограничивающий резистор (например, 1 Ом) последовательно с каждым светодиодом для компенсации вариаций Vf, как рекомендуется. 4) Они следуют рекомендациям по профилю оплавления во время сборки. 5) В прошивке конечного продукта они могут реализовать алгоритм мониторинга температуры или снижения мощности на основе кривой "Относительный излучаемый поток в зависимости от температуры перехода", если условия окружающей среды изменчивы.

13. Введение в принцип работы

Это устройство представляет собой полупроводниковый светоизлучающий диод (LED). Когда прямое напряжение прикладывается между анодом и катодом, электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового кристалла. Эти носители заряда рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретная длина волны излучаемых фотонов (в данном случае ~405нм, в спектре УФ-А) определяется шириной запрещенной зоны полупроводниковых материалов, используемых в конструкции кристалла (обычно на основе нитрида алюминия-галлия - AlGaN). Затем сгенерированный свет формируется и излучается через интегрированную линзу корпуса.

14. Тенденции развития технологии

Область УФ светодиодов характеризуется постоянными исследованиями и разработками, направленными на повышение эффективности преобразования энергии (оптическая мощность на выходе / электрическая мощность на входе), достижение более высокой выходной мощности от одного устройства или корпуса меньшего размера, увеличение срока службы и продвижение излучаемых длин волн глубже в УФ-С спектр (для бактерицидных применений) с улучшенной эффективностью. Также наблюдается тенденция к более сложной конструкции корпусов для улучшения извлечения света и тепловых характеристик. Стремление заменить ртутные УФ лампы во всех применениях продолжает оставаться основной рыночной силой, поддерживаемой экологическими нормами и преимуществами твердотельного освещения.