Техническая документация на UVC светодиод ELUC3535NUB - 3.45x3.45x1.1мм - 5.0-7.0В - 0.7Вт - 270-285нм

1. Обзор продукта

Серия ELUC3535NUB представляет собой высоконадежное керамическое светодиодное решение, специально разработанное для требовательных применений в ультрафиолетовом (UVC) диапазоне. Этот продукт предназначен для обеспечения стабильной работы в условиях, где критически важна бактерицидная эффективность. Его ключевое преимущество заключается в прочном керамическом корпусе, который обеспечивает превосходный тепловой менеджмент — решающий фактор для поддержания срока службы светодиода и стабильности выходной мощности в UVC-приложениях. Основной целевой рынок включает производителей систем стерилизации воды, воздуха и поверхностей, а также медицинского и лабораторного оборудования, требующего надежных источников УФ-С излучения.

1.1 Ключевые особенности и области применения

ELUC3535NUB характеризуется рядом определяющих особенностей, которые делают его подходящим для профессиональных УФ-С применений. Это мощный UVC светодиодный излучатель. Его физические размеры составляют компактные 3.45мм x 3.45мм при высоте 1.1мм, что делает его пригодным для конструкций с ограниченным пространством. Он оснащен защитой от электростатического разряда (ЭСР) до 2КВ (HBM), что повышает его устойчивость при обращении и монтаже. Устройство обеспечивает типичный широкий угол обзора 120 градусов, обеспечивая широкое покрытие облучения. Он полностью соответствует директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), не содержит свинца (Pb-free), соответствует регламенту ЕС REACH и стандартам на бесгалогенную продукцию со строгими ограничениями по содержанию брома и хлора (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Основное применение этой серии светодиодов — УФ-стерилизация, включая обеззараживание воды, воздуха и поверхностей.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена объективная и детальная интерпретация ключевых технических параметров, указанных в даташите, с объяснением их значимости для инженеров-конструкторов.

2.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры определяют границы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для ELUC3535NUB максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 150 мА. Максимальная устойчивость к электростатическому разряду (ЭСР) по модели человеческого тела — 2000 В. Максимально допустимая температура перехода (T_J) — 90°C. Тепловое сопротивление от перехода к контактной площадке (R_th) указано как 20 °C/Вт, что показывает эффективность отвода тепла от полупроводникового перехода. Диапазон рабочих температур (T_Opr) составляет от -40°C до +85°C, а диапазон температур хранения (T_Stg) — от -40°C до +100°C. Работа светодиода в этих пределах крайне важна для обеспечения надежности.

2.2 Фотометрические и электрические характеристики

Основной фотометрический выход измеряется в лучистом потоке (мВт), а не в световом потоке (лм), поскольку это излучатель невидимого УФ-диапазона. Для примера артикула ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q минимальный лучистый поток составляет 8мВт, типичный — 10мВт, максимальный — 15мВт, все измерения проводятся при прямом токе 100мА. Диапазон пиковой длины волны для этого примера — 270-285 нм, что однозначно помещает его в УФ-С спектр, известный своими бактерицидными свойствами. Диапазон прямого напряжения (V_F) при 100мА указан как 5.0В до 7.0В. Номинальный прямой ток для тестирования и сортировки составляет 100мА.

3. Объяснение системы сортировки

Продукт классифицируется по группам (бинаризация) на основе ключевых параметров производительности для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с жестко контролируемыми характеристиками.

3.1 Группы лучистого потока

Лучистый поток сортируется на две категории: Группа Q1 охватывает минимум 8мВт и максимум 10мВт. Группа Q2 охватывает минимум 10мВт и максимум 15мВт. Допуск измерения лучистого потока составляет ±10%.

3.2 Группы пиковой длины волны

Пиковая длина волны критически важна для эффективности стерилизации. Группы следующие: U27A (270нм до 275нм), U27B (275нм до 280нм) и U28 (280нм до 285нм). Допуск измерения составляет ±1нм.

3.3 Группы прямого напряжения

Группы прямого напряжения помогают в проектировании стабильных драйверных схем. Группы определены при I_F=100мА: 5055 (5.0В до 5.5В), 5560 (5.5В до 6.0В), 6065 (6.0В до 6.5В) и 6570 (6.5В до 7.0В). Допуск измерения составляет ±2%.

4. Анализ характеристических кривых

Типичные характеристические кривые дают представление о поведении светодиода в различных рабочих условиях.

4.1 Спектр

Спектральная кривая показывает узкий пик излучения в центре диапазона 270-285нм при температуре тепловой площадки 25°C. Кривая демонстрирует чистоту излучения светодиода в УФ-С диапазоне с минимальным количеством нежелательных длин волн, что идеально для целенаправленного бактерицидного воздействия.

4.2 Относительный лучистый поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая показывает почти линейную зависимость между прямым током и относительным лучистым потоком вплоть до максимального номинального тока. Это указывает на возможность умеренной регулировки выходной мощности путем изменения тока накачки, но тепловые эффекты должны контролироваться.

4.3 Пиковая длина волны в зависимости от тока

Пиковая длина волны демонстрирует минимальный сдвиг с увеличением прямого тока, показывая хорошую стабильность. Это важно, поскольку бактерицидная эффективность сильно зависит от длины волны.

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

ВАХ демонстрирует характерную экспоненциальную зависимость диода. Она показывает увеличение прямого напряжения с ростом тока, обычно в диапазоне от 5.0В до 7.0В при номинальной рабочей точке 100мА.

4.5 Относительный лучистый поток в зависимости от температуры окружающей среды

Эта кривая имеет решающее значение для проектирования системы теплового управления. Она показывает, что выходной лучистый поток уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Для поддержания выходной мощности требуется эффективный теплоотвод, особенно учитывая, что максимальная температура перехода ограничена 90°C.

4.6 Кривая снижения мощности

Кривая снижения мощности показывает максимально допустимый прямой ток при различных температурах окружающей среды. Чтобы не превысить максимальную температуру перехода, ток накачки должен быть уменьшен с ростом температуры окружающей среды. Этот график необходим для проектирования надежных систем.

4.7 Типичная диаграмма направленности

Диаграмма направленности подтверждает угол обзора 120° (где интенсивность падает до половины пикового значения). Диаграмма обычно имеет ламбертовское распределение, обеспечивая широкое и равномерное покрытие, что полезно для стерилизационных камер.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Механические размеры

Светодиод имеет квадратную площадь основания 3.45мм x 3.45мм и высоту 1.1мм. Чертеж размеров определяет все критические длины, включая линзу-купол. Допуски обычно составляют ±0.2мм, если не указано иное.

5.2 Конфигурация контактных площадок и полярность

Расположение паяльных площадок четко определено. Площадка 1 — это анод (+), площадка 2 — катод (-), а площадка 3 — большая тепловая площадка. Тепловая площадка необходима для передачи тепла от керамического корпуса на печатную плату и должна быть правильно припаяна для оптимальных тепловых характеристик.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Процесс пайки оплавлением

ELUC3535NUB подходит для стандартных процессов SMT (технологии поверхностного монтажа). Следует соблюдать специфический температурный профиль пайки оплавлением, обычно предоставляемый производителем оборудования для сборки или паяльной пасты. Ключевые рекомендации включают: отверждение любого клея в соответствии со стандартными процессами, избегание более двух циклов пайки оплавлением для предотвращения термических напряжений, минимизацию механических нагрузок на светодиод во время нагрева и избегание изгиба печатной платы после пайки для предотвращения растрескивания паяных соединений или кристалла.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Упаковка в ленту и на катушку

Светодиоды поставляются на тисненой несущей ленте, намотанной на катушки. Стандартная катушка содержит 1000 штук. Предоставляются подробные размеры карманов несущей ленты и катушки для облегчения настройки автоматического монтажного оборудования.

7.2 Влагозащитная упаковка

Для хранения и отгрузки катушки герметично упаковываются в алюминиевые влагозащитные пакеты вместе с осушителем для защиты светодиодов от влажности окружающей среды, что критически важно для сохранения паяемости и целостности устройства.

7.3 Маркировка продукции

Этикетка на катушке содержит основную информацию для прослеживаемости и идентификации, включая артикул (P/N), количество (QTY) и номер партии (LOT No.). Также могут быть указаны коды групп для лучистого потока (CAT), длины волны (HUE) и прямого напряжения (REF).

7.4 Расшифровка номенклатуры продукта

Артикул представляет собой структурированный код: ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. Он расшифровывается следующим образом: EL (код производителя), UC (UVC), 3535 (размер корпуса), N (керамический корпус из нитрида алюминия, AIN), U (покрытие золотом), B (угол 120°), P (пиковая длина волны), 7085 (270-285нм), Q1 (группа лучистого потока), 5070 (группа прямого напряжения 5.0-7.0В), 100 (ток 100мА), S (тип подложки кристалла), 2 (размер кристалла 20 мил), 2 (2 кристалла), Q (линза из кварцевого стекла). Эта система позволяет точно определить характеристики светодиода.

8. Рекомендации по применению и соображения по проектированию

8.1 Типичные сценарии применения

Основное применение — УФ-стерилизация. Это включает проточные водоочистители, системы обеззараживания воздуха в системах вентиляции, санитайзеры поверхностей для потребительской электроники или медицинских инструментов, а также бактерицидные светильники. Длина волны 270-285нм высокоэффективна для инактивации бактерий, вирусов и других микроорганизмов путем повреждения их ДНК/РНК.

8.2 Критические аспекты проектирования

Тепловой менеджмент:Это самый важный фактор проектирования. Низкая максимальная температура перехода (90°C) и значительная температурная зависимость выходной мощности требуют эффективного теплового пути. Используйте печатную плату с тепловыми переходами под тепловой площадкой, соединенными с большой медной областью или внешним радиатором.Драйверная схема:Используйте драйвер постоянного тока, подходящий для диапазона прямого напряжения (5.0-7.0В) при желаемом рабочем токе (обычно 100мА). Рассмотрите возможность диммирования или импульсного режима работы для увеличения срока службы.Оптические материалы:Убедитесь, что любые линзы, окна или корпуса на пути света изготовлены из материалов, прозрачных для УФ-С, таких как кварцевое стекло или специальные УФ-пластики. Обычное стекло и многие пластики блокируют УФ-С излучение.Безопасность:УФ-С излучение вредно для глаз и кожи. Конструкции должны включать блокировки, экранирование и предупреждения для предотвращения воздействия на пользователя.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с традиционными ртутными УФ-лампами, этот светодиод предлагает значительные преимущества: мгновенное включение/выключение, отсутствие времени разогрева, компактные размеры, прочность (нет стекла, нет ртути), гибкость проектирования и потенциально более длительный срок службы при правильном тепловом управлении. По сравнению с другими UVC светодиодами, ключевыми отличительными особенностями серии ELUC3535NUB, вероятно, являются ее керамический корпус из AIN для превосходных тепловых характеристик, встроенная защита от ЭСР 2КВ и соответствие строгим экологическим стандартам (RoHS, бесгалогенный). Угол обзора 120° обеспечивает более широкое покрытие по сравнению с альтернативами с узким лучом.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Каков типичный срок службы этого светодиода?

О: Хотя в этом даташите явно не указано, срок службы UVC светодиодов сильно зависит от условий эксплуатации, в первую очередь от температуры перехода и тока накачки. Работа при рекомендуемом токе или ниже с отличным теплоотводом может обеспечить срок службы в тысячи часов. Обратитесь к отдельным отчетам о сроке службы для данных L70/B50 (время до снижения лучистого потока до 70% от начального).



В: Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

О: Это не рекомендуется. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Источник постоянного напряжения может привести к тепловому разгону из-за отрицательного температурного коэффициента прямого напряжения. Всегда используйте драйвер постоянного тока.



В: Как выбрать правильную группу для моего применения?

О: Для эффективности стерилизации в первую очередь выбирайте группу длины волны (U27A, U27B, U28) на основе пика поглощения целевого микроорганизма. Для обеспечения одинаковой светоотдачи в массиве из нескольких светодиодов указывайте узкую группу лучистого потока (например, Q1). Для эффективности проектирования драйвера более узкая группа прямого напряжения уменьшает вариацию мощности.



В: Требуется ли линза?

О: Устройство имеет встроенную линзу из кварцевого стекла, обеспечивающую луч с углом 120°. Вторичная оптика может быть добавлена для коллимации или фокусировки луча для конкретных применений, но она должна быть прозрачной для УФ-С.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование компактного модуля обеззараживания воды

Конструктор создает проточный водоочиститель с интегрированной УФ-стерилизацией. Он выбирает ELUC3535NUB из-за его компактного корпуса 3535 и керамического исполнения. Модуль имеет небольшую проточную камеру из кварца. Конструктор использует 4 светодиода в массиве, чтобы обеспечить облучение всей воды. Он проектирует двухслойную печатную плату на алюминиевой основе (MCPCB), которая служит как электрической подложкой, так и радиатором. Тепловая площадка каждого светодиода припаивается непосредственно к MCPCB. Драйвер постоянного тока подает 100мА на каждый светодиод параллельно (с индивидуальными токоограничивающими резисторами для безопасности). Светодиоды работают в импульсном режиме (например, с коэффициентом заполнения 50%) для снижения средней температуры перехода и увеличения срока службы. Корпус спроектирован полностью светонепроницаемым для предотвращения утечки УФ-С, с блокировками безопасности, отключающими питание при открытии камеры.

12. Введение в принцип работы

UVC светодиоды работают по тому же фундаментальному принципу, что и видимые светодиоды: электролюминесценция в полупроводнике. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Для UVC светодиодов (излучающих ниже 280нм) активная область обычно изготавливается из сплавов нитрида алюминия-галлия (AlGaN). Достижение эффективного излучения в глубоком ультрафиолетовом диапазоне технологически сложно из-за качества материала и трудностей извлечения света, поэтому UVC светодиоды имеют более высокие прямые напряжения и более низкую эффективность преобразования электроэнергии в свет по сравнению с видимыми светодиодами.

13. Технологические тренды и развитие

Рынок UVC светодиодов движется глобальным отказом от ртутных ламп и спросом на более безопасные и гибкие решения для дезинфекции. Ключевые тенденции включают:Увеличение выходной мощности и эффективности:Постоянные НИОКР направлены на улучшение лучистого потока на один светодиод и эффективности преобразования (оптическая мощность / электрическая мощность), что снижает стоимость и размер системы.Более длинные волны:Продолжаются исследования светодиодов, излучающих в районе 260-280нм, так как этот диапазон близок к пику поглощения ДНК для многих патогенов.Улучшенная надежность и срок службы:Достижения в материалах корпусов (таких как используемый здесь керамический AIN), конструкции кристаллов и тепловом менеджменте увеличивают срок службы, делая светодиоды пригодными для большего числа круглосуточных применений.Снижение стоимости:По мере роста объемов производства и улучшения выхода годных изделий цена за милливатт УФ-С излучения steadily снижается, открывая новые потребительские и промышленные применения.