Техническая спецификация UVC светодиода LTPL-G35UV275PB - 3.5x3.5x1.05мм - 6.0В тип. - 275нм пик - 16мВт тип.

1. Обзор продукта

Серия продуктов LTPL-G35UV представляет собой революционный и энергоэффективный источник света, специально разработанный для стерилизации и медицинских применений. Эта технология объединяет долгий срок службы и высокую надежность, присущие светоизлучающим диодам (LED), с характеристиками производительности, подходящими для замены традиционных ультрафиолетовых источников света. Она предлагает значительную свободу проектирования, открывая новые возможности для твердотельных UVC решений в сложных условиях эксплуатации.

Ключевые особенности этого продукта включают совместимость с интегральными схемами (I.C. compatible), соответствие экологическим стандартам RoHS (бессвинцовый) и потенциал для снижения эксплуатационных затрат и затрат на обслуживание по сравнению с традиционными УФ-технологиями, такими как ртутные лампы.

1.1 Основные преимущества и целевой рынок

Основное преимущество этого UVC светодиода заключается в его твердотельной природе, что означает мгновенное включение/выключение, отсутствие времени разогрева и отсутствие опасных материалов, таких как ртуть. Целевой рынок сосредоточен на применениях, требующих точного, надежного и безопасного ультрафиолетового облучения. Это включает, но не ограничивается: системы поверхностной дезинфекции медицинского оборудования, устройства для очистки воздуха и воды, а также аналитическое оборудование в области наук о жизни и здравоохранения. Продукт предназначен для инженеров и системных интеграторов, разрабатывающих решения для стерилизации нового поколения, которые требуют компактных размеров, цифровой управляемости и повышенной безопасности.

2. Конструкция и механические размеры

Корпус светодиода имеет компактную конструкцию для поверхностного монтажа. Все критические размеры указаны в миллиметрах со стандартным допуском ±0,2 мм, если не указано иное. Физические габариты имеют решающее значение для разводки печатной платы и проектирования системы теплового управления, обеспечивая правильное позиционирование, пайку и отвод тепла от перехода к точкам пайки и печатной плате.

3. Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или ниже них не гарантируется и должна быть исключена для обеспечения надежной работы.

• Рассеиваемая мощность (P_O):1.05 Вт
• Постоянный прямой ток (I_F):150 мА
• Диапазон рабочих температур (T_opr):-40°C до +80°C
• Диапазон температур хранения (T_stg):-40°C до +100°C
• Температура перехода (T_j):115°C

Важное примечание:Длительная работа светодиода в условиях обратного смещения может привести к повреждению или выходу из строя компонента. В приложениях, где возможно обратное напряжение, рекомендуется использовать соответствующую защиту схемы (например, последовательный диод или TVS).

4. Электрооптические характеристики

Эти параметры измерены при температуре окружающей среды (T_a) 25°C и определяют типичные характеристики устройства в указанных условиях испытаний.

Примечания к измерениям:
1. Оптическая мощность - это общая выходная оптическая мощность, измеренная с помощью интегрирующей сферы.
2. Допуск измерения прямого напряжения составляет ±0.1В.
3. Допуск измерения пиковой длины волны составляет ±3нм.
4. Допуск измерения оптической мощности составляет ±10%.
5. Значение термического сопротивления приведено для алюминиевой печатной платы с металлическим основанием (MCPCB) размером 2.0см x 2.0см x 0.17см.

5. Система сортировки и классификации

Светодиоды сортируются по группам производительности для обеспечения однородности. Код группы указан на каждом упаковочном пакете.

5.1 Сортировка по прямому напряжению (V_F)

Допуск для каждой группы составляет ±0.1В.

5.2 Сортировка по оптической мощности (Φ_e)

Допуск для каждой группы составляет ±10%.

5.3 Сортировка по пиковой длине волны (λ_P)

Допуск для каждой группы составляет ±3нм.

6. Типичные кривые производительности и анализ

Следующие кривые дают представление о поведении устройства при различных электрических и тепловых условиях (измерено при температуре окружающей среды 25°C, если не указано иное).

6.1 Относительное спектральное распределение

Эта кривая показывает спектр излучения, центрированный вокруг пиковой длины волны (например, 275нм). Для светодиодов он обычно узкий, что полезно для нацеливания на определенные фотохимические реакции при стерилизации без излучения ненужных или вредных длин волн.

6.2 Диаграмма направленности (Угол обзора)

Диаграмма направленности иллюстрирует угловое распределение интенсивности света. Типичный угол обзора 120° (2θ_1/2) указывает на ламбертовскую или широколучевую диаграмму, что полезно для равномерного освещения близко расположенных поверхностей.

6.3 Относительная оптическая мощность в зависимости от прямого тока

Этот график демонстрирует зависимость между током накачки и оптической мощностью. Оптическая мощность обычно увеличивается с током, но будет демонстрировать сублинейный рост при более высоких токах из-за падения эффективности и повышения температуры перехода. Кривая необходима для определения оптимальной рабочей точки для баланса выходной мощности и долговечности.

6.4 Прямое напряжение в зависимости от прямого тока

Вольт-амперная характеристика показывает экспоненциальную зависимость, типичную для диода. Прямое напряжение увеличивается с током. Понимание этой кривой жизненно важно для проектирования соответствующего драйвера постоянного тока для обеспечения стабильной работы.

6.5 Относительная оптическая мощность в зависимости от температуры перехода

Это критически важная кривая для теплового управления. Эффективность UVC светодиода снижается с ростом температуры перехода. График количественно определяет это снижение, подчеркивая важность эффективного теплоотвода для поддержания высокой выходной мощности и длительного срока службы устройства.

6.6 Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода

Прямое напряжение обычно имеет отрицательный температурный коэффициент (уменьшается с повышением температуры). Эта характеристика иногда может использоваться для косвенного мониторинга температуры.

6.7 Кривая снижения прямого тока

Эта кривая определяет максимально допустимый прямой ток как функцию температуры окружающей среды или корпуса. Чтобы предотвратить превышение максимальной температуры перехода (115°C), ток накачки должен быть уменьшен при работе при более высоких температурах окружающей среды. Соблюдение этой кривой обязательно для надежной работы.

7. Испытания на надежность и критерии

Комплексный план испытаний на надежность подтверждает долгосрочную производительность и надежность светодиода.

7.1 Условия испытаний

Примечание: Испытания на срок службы проводятся со светодиодом, установленным на алюминиевом радиаторе 90x70x4мм.

7.2 Критерии отказа

После испытаний устройства оцениваются по следующим критериям:
- Прямое напряжение (V_F):Изменение не должно превышать +10% от начального значения при измерении при I_F= 100мА.
- Оптическая мощность (Φ_e):Выходная мощность не должна падать ниже 50% от начального значения при измерении при I_F= 100мА.

8. Рекомендации по сборке и обращению

8.1 Рекомендуемый профиль пайки оплавлением

Для бессвинцовой сборки рекомендуется следующий профиль для предотвращения теплового повреждения корпуса светодиода:

• Средняя скорость нагрева (от T_Lдо T_P):Макс 3°C/сек
• Предварительный нагрев:150°C до 200°C в течение 60-120 секунд (t_S)
• Время выше температуры ликвидуса (T_L=217°C):60-150 секунд (t_L)
• Пиковая температура (T_P):Максимум 260°C (рекомендуется 245°C)
• Время в пределах 5°C от пика (t_P):10-30 секунд
• Скорость охлаждения:Макс 6°C/сек
• Общее время (от 25°C до пика):Макс 8 минут

8.2 Рекомендации по разводке контактных площадок на печатной плате

Предоставляется рекомендуемая конфигурация контактных площадок для поверхностного монтажа, обеспечивающая правильное формирование паяного соединения и механическую стабильность. Допуск для этой спецификации контактных площадок составляет ±0.1мм.

8.3 Упаковка: Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются в тисненой транспортной ленте и упаковке на катушках для автоматизированной сборки.
- Размер катушки: 7 дюймов.
- Максимальное количество на катушке: 500 штук (минимальная упаковка для остатков - 100 штук).
- Упаковка соответствует спецификациям EIA-481-1-B.
- Пустые ячейки запечатаны покровной лентой.
- Допускается не более двух последовательно отсутствующих компонентов.

9. Важные предостережения и примечания по применению

9.1 Очистка

Если очистка необходима после пайки, используйте только спиртовые растворители, такие как изопропиловый спирт. Неуказанные химические очистители могут повредить материал корпуса светодиода (например, линзу или компаунд) и ухудшить производительность или надежность.

9.2 Метод управления и общие меры предосторожности

Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Они должны работать от источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, чтобы обеспечить стабильный световой поток и предотвратить тепловой разгон. Схема драйвера должна быть спроектирована так, чтобы ограничивать пусковой ток и обеспечивать защиту от электрических переходных процессов (ESD, скачки напряжения).

Дополнительные примечания по пайке:
1. Ручная пайка возможна при максимальной температуре жала паяльника 300°C в течение максимум 2 секунд, только один раз на контактную площадку.
2. Пайку оплавлением следует выполнять не более трех раз.
3. Все температурные характеристики относятся к верхней стороне корпуса.
4. Быстрый процесс охлаждения от пиковой температуры не рекомендуется.
5. Всегда желательна минимально возможная температура пайки, обеспечивающая надежное соединение.
6. Пайка погружением не является рекомендуемым или гарантированным методом сборки для этого компонента.

10. Подробный технический анализ и соображения по проектированию

10.1 Императив теплового управления

Термическое сопротивление от перехода к точке пайки (R_{th j-s}) составляет 30 К/Вт (тип.). Эффективный теплоотвод для UVC светодиодов обязателен. Высокая энергия фотонов при генерации UVC приводит к значительному выделению тепла на полупроводниковом переходе. Без надлежащего отвода температура перехода будет повышаться, что приведет к ускоренной деградации светового потока, смещению длины волны и, в конечном итоге, к катастрофическому отказу. Конструкторы должны использовать соответствующие MCPCB или другие стратегии теплового управления, чтобы поддерживать T_jзначительно ниже максимальных 115°C, в идеале при 80°C или ниже для максимального срока службы.

10.2 Оптическое проектирование для эффективности стерилизации

Пиковая длина волны 275нм находится в диапазоне бактерицидной эффективности (приблизительно 260нм-280нм), где поглощение ДНК/РНК высоко. Релевантной метрикой является оптическая мощность (мВт), а не световой поток (лм). Проектирование системы должно гарантировать, что целевая поверхность получает требуемую УФ-дозу (измеряется в Дж/м² или мДж/см²), которая является произведением облученности (Вт/м²) и времени воздействия. Широкий угол обзора 120° способствует равномерному покрытию, но снижает пиковую облученность на заданном расстоянии. Для фокусирующих применений могут потребоваться вторичная оптика.

10.3 Электрический интерфейс и выбор драйвера

При типичном прямом напряжении 6.0В при 100мА светодиоду требуется драйвер, способный выдавать стабильный постоянный ток до 150мА с напряжением питания выше 7.0В. Учитывая отрицательный температурный коэффициент V_F, простой резистивный ограничитель тока неадекватен и опасен, так как может привести к тепловому разгону. Необходима специализированная микросхема драйвера светодиода или правильно спроектированная линейная/импульсная схема постоянного тока. Драйвер также должен включать функции плавного пуска и защиты от перенапряжения.

10.4 Совместимость материалов и безопасность

UVC излучение на длине волны 275нм обладает высокой энергией и может разрушать многие органические материалы, включая пластики, клеи и изоляцию проводов, используемые в сборке. Все материалы на оптическом пути и вблизи светодиода должны быть рассчитаны на воздействие UVC. Кроме того, UVC вреден для кожи и глаз человека. Любой конечный продукт должен включать адекватную защиту, блокировочные системы и предупреждающие этикетки для обеспечения безопасности пользователя, соответствуя соответствующим стандартам безопасности лазерной продукции или освещения (например, IEC 62471).

11. Сравнение с традиционными УФ-технологиями

LTPL-G35UV275PB предлагает явные преимущества по сравнению с традиционными УФ-источниками, такими как ртутные лампы низкого давления:
Преимущества:
- Мгновенное включение/выключение:Отсутствие времени разогрева или остывания, что позволяет использовать импульсный режим.
- Компактность и надежность:Твердотельная конструкция, отсутствие хрупких стеклянных трубок или нитей накала.
- Отсутствие ртути:Экологически чистый продукт, исключающий проблемы утилизации опасных материалов.
- Специфичность длины волны:Узкий спектр излучения нацелен на бактерицидную эффективность без постороннего УФ-А/УФ-В излучения.
- Цифровое управление:Легко регулируется по яркости и интегрируется с системами интеллектуального управления.
Соображения:
- Более высокая начальная стоимость за мВт:Хотя общая стоимость владения может быть ниже.
- Тепловое управление:Требует более активного теплового проектирования, чем некоторые традиционные лампы.
- Оптическая система:Может потребовать другого оптического проектирования из-за меньшей излучающей площади и другой диаграммы направленности.

12. Сценарии применения и варианты использования

• Поверхностная дезинфекция:Интеграция в устройства для дезинфекции медицинских инструментов, экранов смартфонов или часто касаемых поверхностей в больницах и общественных местах.
• Очистка воды:Использование в проточных или накопительных водоочистителях для инактивации бактерий и вирусов без химикатов.
• Стерилизация воздуха:Встраивание в системы HVAC или портативные очистители воздуха для обработки циркулирующего воздуха.
• Оборудование для наук о жизни:Обеспечение УФ-освещения в ПЦР-боксах, биобезопасных шкафах или установках для сшивания.
• Потребительские товары:Компактные стерилизаторы для личных вещей, таких как зубные щетки, детские бутылочки или маски (с соответствующими защитными кожухами).

13. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Каков ожидаемый срок службы этого UVC светодиода?
О: Срок службы обычно определяется как количество рабочих часов до снижения оптической мощности до 50% (L50). Это сильно зависит от тока накачки и температуры перехода. Работа при типичном токе 100мА с хорошим тепловым управлением (низкая T_j) может обеспечить срок службы, превышающий 10 000 часов, что значительно превосходит многие традиционные УФ-источники.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника питания 5В?
О: Нет. Типичное прямое напряжение составляет 6.0В, а максимальное может быть 7.0В. Источник питания 5В не сможет достаточно открыть светодиод. Требуется повышающий преобразователь или драйвер с более высоким выходным напряжением питания.

В: Как интерпретировать коды групп при заказе?
О: Укажите требуемую группу V_F (V1-V4), группу Φ_e (X1-X3) и группу λ_P (W1) в соответствии с потребностями вашего приложения в однородности напряжения, выходной мощности и точной длине волны. Это гарантирует получение светодиодов с близкими характеристиками.

В: Видим ли световой поток?
О: Нет. UVC излучение на длине волны 275нм находится за пределами видимого спектра (400-700нм). Светодиод может иметь очень слабое синее/фиолетовое свечение из-за незначительных вторичных излучений, но основное бактерицидное излучение невидимо.Эта невидимость делает блокировочные системы безопасности еще более критически важными.