UVC LED LTPL-G35UVC275GS Datasheet - 3.5x3.5mm - 5.0-7.0V - 275nm Urefu wa Wimbi la Kilele - 0.7W Nguvu ya Juu - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

LTPL-G35UVC275GS ni diode inayotoa mwanga ya ultraviolet-C (UVC) yenye utendaji wa hali ya juu, iliyoundwa hasa kwa matumizi ya kuua vijidudu na matibabu. Bidhaa hii inawakilisha maendeleo makubwa katika teknolojia ya taa ya hali imara, ikitoa mbadala wa kuaminika na wenye ufanisi wa nishati kuliko vyanzo vya kawaida vya mwanga wa UV kama vile taa za zebaki. Kifaa hiki hufanya kazi katika safu ya urefu wa wimbi unaoua vijidudu, kwa kawaida karibu nanomita 275, ambayo ni yenye ufanisi mkubwa katika kuzuia utendaji wa vijiumbe vidogo vinavyojumuisha bakteria na virusi.

Mfululizo huu wa LED unachanganya faida za asili za teknolojia ya LED—kama vile maisha marefu ya uendeshaji, uwezo wa kuwasha/kuzima papo hapo, na umbo dogo—pamoja na pato maalum la mwanga linalohitajika kwa usafi bora. Inawezesha uhuru mkubwa wa kubuni kwa wahandisi wanaounda vifaa vya kuua vijidudu, visafishaji hewa, mifumo ya matibabu ya maji, na vifaa vya matibabu. Kwa kubadilisha teknolojia za zamani za UV, inachangia mifumo yenye gharama za chini za uendeshaji, mahitaji madogo ya matengenezo, na mazingira bora zaidi kwa sababu haina zebaki.

1.1 Faida za Msingi na Soko Lengwa

Faida kuu za UVC LED hii ni pamoja na utangamano wake na mifumo ya kuendesha ya mzunguko uliojumuishwa (IC), kufuata maagizo ya RoHS (Kizuizi cha Vitu Vyenye Hatari), na muundo wake usio na risasi. Vipengele hivi hufanya iweze kuingizwa katika bidhaa za kisasa za elektroniki zenye mahitaji madhubuti ya kisheria na ya kimazingira. Masoko lengwa ni hasa sekta za afya, vifaa vya watumiaji, na vifaa vya viwanda ambapo usafi wa uso, hewa, au maji wenye ufanisi na unaoaminika ni muhimu sana. Matumizi yanachukua anuwai kutoka kwa visafishaji vya kubebebeka na mifumo ya HVAC hadi visafishaji maalum vya vifaa vya matibabu.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

Utendaji wa LTPL-G35UVC275GS umefafanuliwa na seti kamili ya vigezo vya umeme, mwanga, na joto vilivyopimwa chini ya hali ya kawaida (Ta=25°C). Kuelewa vigezo hivi ni muhimu sana kwa kubuni sahihi ya mzunguko na usimamizi wa joto ili kuhakikisha uaminifu na kufikia pato linalotakiwa la mionzi.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi hufafanua mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Hazikusudiwi kwa uendeshaji wa kawaida. Uvujaji wa juu wa nguvu (Po) ni Watts 0.7, ambayo ni jumla ya nguvu ya umeme inayoweza kubadilishwa kuwa joto na mwanga bila kuharibu LED. Ya juu ya sasa ya mbele inayoendelea (IF) ni milliamperes 100 (mA). Kifaa hiki kina kiwango cha anuwai ya joto la uendeshaji (Topr) ya -40°C hadi +80°C na anuwai ya joto la kuhifadhi (Tstg) ya -40°C hadi +100°C. Ya juu ya joto la kiunganishi (Tj) inayoruhusiwa ni 90°C. Kuzidi joto la kiunganishi ndio sababu kuu ya kushindwa kwa LED na kushuka kwa haraka kwa mwangaza.

2.2 Tabia za Umeme na Mwanga

Hizi ni vigezo vya kawaida vya utendaji chini ya hali maalum za majaribio. Voltage ya mbele (VF) inachukua anuwai kutoka kiwango cha chini cha 5.0V hadi cha juu cha 7.0V kwa sasa ya majaribio ya 60mA, na thamani ya kawaida ya 5.5V. Voltage hii ya juu kiasi ni tabia ya UVC LED kwa sababu ya nyenzo zao za semiconductor zenye pengo pana la bendi. Mfereji wa mionzi (Φe), ambao ni pato la jumla la nguvu ya mwanga katika wigo wa UVC, kwa kawaida ni milliwatts 10.0 (mW) kwa 60mA. Kwa sasa ya chini ya 20mA, hushuka hadi 3.5 mW, na kwa sasa ya juu ya 100mA, hufikia 14.0 mW. Urefu wa wimbi la kilele (Wp) unazingatia 275nm na anuwai kutoka 265nm hadi 280nm, na kuuiweka kwa uthabiti katika safu yenye ufanisi zaidi ya kuua vijidudu (takriban 260nm-280nm). Pembe ya kuona (2θ1/2) ni digrii 120 pana, ikitoa mionzi pana. Upinzani wa joto kutoka kiunganishi hadi sehemu ya kuuza (Rth j-s) kwa kawaida ni 38 K/W, ikionyesha jinsi joto linavyohamishwa kwa ufanisi kutoka chipu ya semiconductor hadi bodi. Thamani ya chini ni bora kwa usimamizi wa joto.

3. Maelezo ya Mfumo wa Msimbo wa Bin

Ili kuzingatia tofauti za utengenezaji, LED zinasagwa katika makundi ya utendaji. Hii inawawezesha wabunifu kuchagua vipengele vinavyokidhi mahitaji maalum ya matumizi yao. LTPL-G35UVC275GS hutumia mfumo wa makundi wa pande tatu.

3.1 Kugawa katika Makundi ya Voltage ya Mbele (VF)

LED zimegawanywa katika makundi manne ya voltage: V1 (5.0V - 5.5V), V2 (5.5V - 6.0V), V3 (6.0V - 6.5V), na V4 (6.5V - 7.0V), zote zikipimwa kwa IF=60mA. Kuchagua LED kutoka kwenye kundi moja la voltage huhakikisha usambazaji thabiti wa sasa wakati vifaa vingi vinakuendeshwa sambamba.

3.2 Kugawa katika Makundi ya Mfereji wa Mionzi (Φe)

Pato la mwanga limegawanywa katika makundi manne: X1 (7.0 - 8.0 mW), X2 (8.0 - 9.0 mW), X3 (9.0 - 10.0 mW), na X4 (10.0 mW na zaidi), ikipimwa kwa IF=60mA. Hii inaruhusu utendaji unaotabirika wa kuua vijidudu na hesabu ya dozi.

3.3 Kugawa katika Makundi ya Urefu wa Wimbi la Kilele (Wp)

Vifaa vyote viko ndani ya kundi moja la urefu wa wimbi, W1, linalochukua anuwai kutoka 265nm hadi 280nm. Udhibiti mkali karibu na 275nm huhakikisha ufanisi bora wa kuua vijidudu, kwani ufanisi wa mwanga wa UV katika kuharibu DNA/RNA hufikia kilele katika eneo hili.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka huu unatoa grafu kadhaa zinazoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali mbalimbali. Miviringo hii ni muhimu sana kwa uundaji wa nguvu na kuelewa usawazishaji wa utendaji.

4.1 Usambazaji wa Spectral wa Jamaa

Mviringo huu unaonyesha ukali wa mwanga unaotolewa katika wigo mzima wa ultraviolet. Inathibitisha ukanda nyembamba wa utoaji unaozingatia urefu wa wimbi la kilele, na utoaji mdogo nje ya safu ya UVC, ambayo ni muhimu kwa usalama na ufanisi.

4.2 Muundo wa Mionzi

Picha ya tabia ya mionzi (mara nyingi mchoro wa polar) inaonyesha kwa macho pembe ya kuona ya digrii 120, ikionyesha jinsi ukali wa mwanga unavyopungua kutoka katikati (digrii 0) hadi kwenye kingo (±60 digrii). Hii inatoa maelezo kwa ubunifu wa mwanga ili kufikia mionzi sawasawa.

4.3 Mfereji wa Mionzi wa Jamaa dhidi ya Sasa ya Mbele

Grafu hii inaonyesha kwamba pato la mionzi huongezeka kwa sasa ya kuendesha lakini sio kwa mstari. Kwa kawaida hujaa kwa sasa za juu kwa sababu ya joto lililoongezeka na kushuka kwa ufanisi. Hii inasisitiza umuhimu wa kuendesha LED kwa sasa bora zaidi kwa usawazishaji bora wa pato na umri.

4.4 Voltage ya Mbele dhidi ya Sasa ya Mbele

Mviringo wa IV unaonyesha uhusiano wa kielelezo kati ya voltage na sasa, kama kawaida kwa diode. Inatumika kubaini sehemu ya uendeshaji wakati wa kubuni mzunguko wa kuzuia sasa.

4.5 Miviringo ya Kutegemea Joto

Grafu zinazoonyesha mfereji wa mionzi wa jamaa na voltage ya mbele kama kazi za joto la kiunganishi ni muhimu sana. Pato la UVC LED kwa kawaida hupungua kadiri joto linavyoongezeka. Voltage ya mbele hupungua kadiri joto linavyoongezeka. Uhusiano huu lazima uzingatiwe kwa miundo inayofanya kazi chini ya hali zisizo za kawaida au yenye usimamizi duni wa joto.

4.6 Mviringo wa Kupunguza Sasa ya Mbele

Hii ni moja ya grafu muhimu zaidi kwa uaminifu. Inaonyesha sasa ya juu inayoruhusiwa ya mbele kama kazi ya joto la mazingira. Kadiri joto linavyopanda, sasa salama ya juu hupungua ili kuzuia joto la kiunganishi kuzidi kikomo chake cha 90°C. Mviringo huu ni lazima kwa kubaini mahitaji ya kizuizi cha joto.

5. Taarifa ya Mitambo na Kifurushi

LED inakuja kwenye kifurushi cha kifaa cha kushikilia uso (SMD) chenye vipimo vya takriban 3.5mm x 3.5mm. Mchoro wa muhtasari unatoa vipimo sahihi kwa ubunifu wa alama za mguu. Kifurushi kinajumuisha alama wazi za polarity (kwa kawaida kiashiria cha cathode) ili kuzuia kuwekwa vibaya wakati wa usanikishaji. Mpangilio wa pedi iliyopendekezwa ya bodi ya mzunguko wa kuchapishwa (PCB) umetolewa ili kuhakikisha kuuza sahihi na muunganisho wa joto. Ubunifu wa pedi ni muhimu sana kwa kuhamisha joto kutoka kwa pedi ya joto ya LED (sehemu ya kuuza) hadi tabaka za shaba za PCB, ambazo hufanya kazi kama kizawadi kikuu cha joto.

6. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

Ushughulikiaji sahihi na kuuza ni muhimu sana kwa kudumisha utendaji na uaminifu wa LED.

6.1 Profaili ya Kuuza kwa Reflow

Profaili ya reflow isiyo na risasi inapendekezwa. Vigezo muhimu vinajumuisha hatua ya joto la awali (150-200°C kwa 60-120s), muda juu ya kioevu (217°C) wa sekunde 60-150, na joto la kilele la 260°C (na 245°C inayopendekezwa) kushikiliwa kwa sekunde 10-30. Viwango vya kupanda na kupoa vinapaswa kudhibitiwa hadi kiwango cha juu cha 3°C/s na 6°C/s, mtawaliwa, ili kupunguza mshtuko wa joto. Mchakato wa kupoa haraka haupendekezwi.

6.2 Kusafisha na Ushughulikiaji

Ikiwa kusafisha kunahitajika baada ya kuuza, viyeyusho vya aina ya pombe tu kama vile isopropyl pombe vinapaswa kutumika. Visafishaji vya kemikali visivyobainishwa vinaweza kuharibu lenzi ya silicone au nyenzo za kifurushi. LED ni nyeti kwa utokaji umeme wa tuli (ESD), na voltage ya juu ya kustahimili ya 2000V (Mfano wa Mwili wa Mwanadamu). Tahadhari za kawaida za ESD zinapaswa kuzingatiwa wakati wa ushughulikiaji.

7. Ufungaji na Taarifa ya Kuagiza

LED hutolewa kwenye mkanda na reel kwa usanikishaji wa kuchukua-na-kuweka otomatiki. Vipimo vya mkanda na vipimo vya reel (reel ya inchi 7 inayoshikilia hadi vipande 500) vinakubaliana na kiwango cha EIA-481-1-B. Msimbo wa uainishaji wa bin umeandikwa kwenye kila mfuko wa ufungaji, na kuwezesha ufuatiliaji wa tabia za umeme na mwanga za kundi hilo.

8. Mapendekezo ya Matumizi na Mazingatio ya Ubunifu

8.1 Matukio ya Kawaida ya Matumizi

Matumizi ya msingi ni katika vifaa vya kuua vijidudu: visafishaji vya uso vya simu au vitu vidogo, vitengo vya kuua vijidudu vya maji kwa mifumo ya matumizi ya mahali, moduli za usafishaji hewa katika mifumo ya HVAC au visafishaji hewa vya kubebebeka, na vyumba vya kuua vijidudu vya vifaa vya matibabu au meno. Ukubwa wake mdogo unawezesha kuunganishwa katika bidhaa ndogo na za kubebebeka.

8.2 Mazingatio Muhimu ya Ubunifu

Mzunguko wa Kuendesha:Kiendeshi cha sasa thabiti ni muhimu sana, sio chanzo cha voltage thabiti, ili kuhakikisha pato thabiti la mwanga na kuzuia kukimbia kwa joto. Kiendeshi lazima kiwe na uwezo wa kutoa voltage inayohitajika (≥ VF max) kwa sasa iliyowekwa.

Usimamizi wa Joto:Huu ndio kipengele muhimu zaidi cha ubunifu wa mfumo wa UVC LED. Upinzani wa juu wa joto (38 K/W) humaanisha joto hujilimbikiza haraka kwenye kiunganishi. PCB yenye msingi wa chuma (MCPCB) au suluhisho lingine la ufanisi la usimamizi wa joto ni lazima ili kudumisha joto la kiunganishi chini ya 90°C, hasa wakati wa kufanya kazi kwa au karibu na sasa ya juu. Mviringo wa kupunguza lazima ufuatiwe.

Ubunifu wa Mwanga:Boriti ya digrii 120 pana inaweza kuhitaji vionyeshi au lenzi kuelekeza mwanga wa UVC kwenye uso lengwa kwa usafi wenye ufanisi. Nyenzo lazima ziwe thabiti kwa UVC (k.m., aina fulani za alumini, PTFE, quartz) kwani plastiki nyingi huharibika chini ya mwangaza wa UVC.

Usalama:Mionzi ya UVC ni hatari kwa ngozi na macho ya mwanadamu. Bidhaa lazima zijumuishe viunganishi vya usalama, vihesabu muda, na kinga ili kuzuia mwanadamu kufichuliwa. Lebu sahihi inahitajika.

9. Uaminifu na Maisha ya Huduma

Waraka huu unajumuisha mpango kamili wa majaribio ya uaminifu. Majaribio kama vile Maisha ya Uendeshaji wa Joto la Kawaida (RTOL), Maisha ya Uendeshaji wa Joto la Juu/Chini (HTOL/LTOL), na mzunguko wa joto yanafanywa kwa hadi saa 3000. Vigezo vya kushindwa vimefafanuliwa kama mabadiliko ya voltage ya mbele yanayozidi 10%, kushuka kwa mfereji wa mionzi chini ya 50% ya thamani ya awali, au mabadiliko ya urefu wa wimbi la kilele yanayozidi ±2nm. Majaribio haya yanathibitisha uthabiti wa bidhaa chini ya mkazo mbalimbali wa mazingira, na kuunga mkono madai ya maisha marefu ya uendeshaji wakati inatumiwa ndani ya vipimo.

10. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na taa za zamani za UVC zenye zebaki, LED hii inatoa faida kubwa: kuanza papo hapo (hakuna muda wa kupasha joto), hakuna zebaki hatari, maisha marefu ya huduma, ukubwa mdogo, na uwezo wa kudim digital. Ikilinganishwa na UVC LED nyingine, mchanganyiko wake maalum wa nguvu ya mwanga (10mW kwa kawaida @60mA), urefu wa wimbi (275nm), na ukubwa wa kifurushi (3.5x3.5mm) huuiweka kwa matumizi yanayohitaji usawazishaji wa pato na umbo. Mfumo wa kina wa makundi hutoa utabiri kwa utengenezaji wa wingi.

11. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q: Nahitaji voltage gani ya kiendeshi?

A: Utekelezaji wa pato la voltage ya kiendeshi chako cha sasa thabiti lazima uwe wa juu kuliko voltage ya juu ya mbele (VF max) ya bin ya LED unayotumia, kwa kawaida 7.0V, pamoja na nafasi ya ziada kwa hasara katika njia na viunganisho.

Q: Ninahesabuje dozi ya kuua vijidudu?

A: Dozi (katika Joules kwa sentimita ya mraba, J/cm²) ni bidhaa ya mwangaza (nguvu ya mwanga kwa eneo la kitengo, W/cm²) na wakati wa kufichuliwa (sekunde). Lazima upime au uhesabu mwangaza kwenye uso lengwa kulingana na mfereji wa mionzi wa LED, pembe ya boriti, umbali, na mwanga. Linganisha hii na dozi inayohitajika kuzuia utendaji wa kijidudu chako lengwa.

Q: Ninaweza kuiendesha kwa 100mA kila wakati?

A: Unaweza kuiendesha kwa 100mA tu ikiwa unaweza kuhakikisha joto la kiunganishi linabaki chini ya 90°C, ambayo inahitaji usimamizi wa kipekee wa joto. Rejea mviringo wa kupunguza sasa; kwa joto la juu la mazingira, sasa ya juu inayoruhusiwa ni ya chini sana.

Q: Kwa nini voltage ya mbele ni ya juu sana?

A> UVC LED zinategemea semiconductor za alumini gallium nitride (AlGaN) zenye pengo pana sana la bendi, ambalo kwa asili linahitaji voltage ya juu zaidi kuchochea elektroni kuvuka pengo na kutoa fotoni za urefu mfupi wa wimbi.

12. Utafiti wa Kesi ya Ubunifu na Matumizi

Kesi: Kubuni Chupa ya Maji ya Kubebebeka ya Kuua Vijidudu.Mbunifu analenga kuunda chupa inayoweza kuua vijidudu vya maji 500ml kwa sekunde 60. Kwa kutumia LTPL-G35UVC275GS (bin ya X3, 9-10mW), wanapanga kutumia LED 4. Jumla ya mfereji wa mionzi ni ~36-40mW. Maji huzungushwa kupita LED katika chumba kipana. Kwa kudhani ufanisi wa 50% wa kuunganisha mwanga na dozi inayohitajika ya UV kwa bakteria za kawaida ya 40 mJ/cm², wanahesabu eneo la uso la chumba na kiwango cha mtiririko. Kiendeshi cha sasa thabiti kilichowekwa kwa 60mA kwa kila LED chenye uwezo wa pato la 9V huchaguliwa. Kizuizi kidogo cha joto cha alumini kimeunganishwa na MCPCB ya LED ili kudhibiti joto wakati wa mzunguko wa dakika moja, na kudumisha joto la kiunganishi ndani ya mipaka. Vipengele vya usalama vinajumuisha swichi ya kiunganishi cha kifuniko na ganda la nje lisilo na uwazi.

13. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

UVC LED ni diode ya kiunganishi cha p-n ya semiconductor. Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni huingizwa kwenye kiunganishi na kuunganishwa tena na mashimo katika eneo lenye shughuli. Katika UVC LED, pengo la nishati la bendi la nyenzo za semiconductor (AlGaN) ni kubwa sana (~4.5 elektroni volts). Wakati kuunganishwa tena kutokea, nishati hii hutolewa kwa mfumo wa fotoni (chembe ya mwanga). Urefu wa wimbi wa fotoni hii ni sawia kinyume na nishati ya pengo la bendi (λ = hc/Eg). Pengo la bendi la ~4.5 eV linalingana na urefu wa wimbi wa fotoni wa takriban nanomita 275, ambayo iko katika safu ya UVC. Mwanga huu wa nishati ya juu unachukuliwa na DNA na RNA ya vijiumbe vidogo, na kusababisha dimers za thymine ambazo huzuia uigaji, na hivyo kuzuia utendaji wa kijidudu.

14. Mienendo na Maendeleo ya Teknolojia

Uwanja wa UVC LED unabadilika haraka. Mienendo mikuu ni pamoja na:

Ufanisi wa Kuongezeka wa Taa kwenye Ukuta (WPE):Utafiti unazingatia kuboresha ufanisi wa quantum wa ndani (idadi ya elektroni zinazozalisha fotoni) na ufanisi wa uchimbaji mwanga (kupata fotoni kutoka chipu), ambayo moja kwa moja huongeza mfereji wa mionzi kwa pembejeo maalum ya umeme, na kupunguza nguvu ya mfumo na mzigo wa joto.

Urefu wa Wimbi Mrefu zaidi >280nm:Wakati ~275nm ni bora zaidi kwa hatua ya kuua vijidudu, LED zinazotoa kwa urefu wa wimbi mrefu kidogo (k.m., 280-285nm) zinaweza kutoa nguvu ya pato ya juu zaidi na ufanisi huku zikidumisha uwezo mkubwa wa kuua vijidudu, na kuunda chaguzi za usawazishaji kwa wabunifu.

Maisha ya Huduma na Uaminifu Uliboreshwa:Maendeleo katika ubunifu wa chipu, nyenzo za ufungaji (hasa vifuniko thabiti vya UVC), na usimamizi wa joto yanaongeza kwa utulivu maisha ya uendeshaji (L70, muda hadi 70% ya pato la awali) ya UVC LED, na kuzifanya ziweze kutumika zaidi kwa matumizi ya uendeshaji endelevu.

Gharama Ilipunguzwa:Kadiri kiasi cha utengenezaji kinavyoongezeka na mavuno yanavyoboreshwa, gharama kwa milliwatt ya nguvu ya mwanga ya UVC inapungua, na kuharakisha kupitishwa kwa teknolojia ya LED katika sekta zaidi za soko, kutoka kwa bidhaa za kitaalamu hadi za watumiaji.