UVC3535CZ0115 LED Teknik Veri Sayfası - 3.5x3.5x1.0mm Seramik Paket - 5.0-8.0V İleri Gerilim - 0.13W Güç - 270-285nm Dalga Boyu - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

UVC3535CZ0115 serisi, ultraviyole C (UVC) uygulamaları için özel olarak tasarlanmış, yüksek güvenilirliğe sahip, seramik tabanlı bir LED çözümünü temsil eder. Bu ürün, sterilizasyon etkinliğinin en önemli olduğu zorlu ortamlarda tutarlı performans sunmak üzere tasarlanmıştır. Çekirdek yapısı, geleneksel plastik paketlere kıyasla üstün termal yönetim sağlayan bir seramik alt tabaka kullanır; bu da artan ömür ve kararlı optik çıktı sağlar. Seri, kompakt ancak güçlü bir UVC kaynağı gerektiren uygulamalar için konumlandırılmış olup, küçük 3.5mm x 3.5mm boyutuyla sağlam elektriksel ve optik özellikleri bir araya getirir.

1.1 Temel Özellikler ve Avantajlar

Bu LED serisinin belirleyici özellikleri, profesyonel sınıf UV sistemleri için uygunluğuna doğrudan katkıda bulunur. Yüksek güçlü UVC çıkışı, etkili mikrop öldürücü etkiyi sağlayan birincil niteliktir. Seramik paket malzemesi, bağlantı sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmaya yardımcı olan ve böylece erken ışık akısı azalmasını önleyen mükemmel ısı dağılımı sunan kritik bir avantajdır. 2KV'a (HBM) kadar entegre ESD koruması, cihazı, işleme ve montaj sırasında yaygın olan elektrostatik deşarj olaylarına karşı korur. Geniş 150° görüş açısı, geniş ve düzgün ışınım kapsama alanı sağlar. Ayrıca, RoHS, REACH ve halojensiz standartlara uygunluk, bu ürünü katı çevre düzenlemelerine sahip küresel pazarlar için uygun kılar.

1.2 Hedef Uygulamalar

UVC3535CZ0115 serisinin birincil uygulaması UV sterilizasyon ve dezenfeksiyondur. Bu, su arıtma sistemleri, hava temizleme cihazları, tıbbi ve tüketici kullanımı için yüzey dezenfeksiyon ekipmanları ve küçük aletler veya kişisel eşyalar için sterilizasyon odalarını içerir, ancak bunlarla sınırlı değildir. 270-285nm dalga boyu aralığı, mikroorganizmaların DNA ve RNA'sına zarar vererek onları etkisiz hale getirmede özellikle etkilidir.

2. Teknik Özellikler ve Nesnel Yorumlama

Bu bölüm, teknik veri sayfasında belirtilen temel teknik parametrelerin, tasarım mühendisleri için önemini açıklayan ayrıntılı ve nesnel bir analizini sunar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Bunlar normal çalışma koşulları değildir.

• Maks. DC İleri Akım (I_F):100 mA. Bu, LED'in anlık olarak dayanabileceği mutlak maksimum akımdır. Sürekli çalışma, tipik olarak önerilen 20mA'de olmak üzere, bu değerin önemli ölçüde altında olmalıdır.
• Maks. ESD Direnci (V_B):2000 V (İnsan Vücut Modeli). Bu, üretim sırasında bileşen işleme için çok önemli olan elektrostatik deşarja karşı iyi bir seviyede yerleşik koruma olduğunu gösterir.
• Maks. Bağlantı Sıcaklığı (T_J):100 °C. Yarı iletken çipin kendisinin sıcaklığı bu sınırı aşmamalıdır. T_Jmax değerinin aşılması, ömrü büyük ölçüde azaltacak ve anında arızaya neden olabilecektir.
• Termal Direnç (R_th):20 °C/W. Bu parametre, ısının çipten (bağlantı) lehim pedine veya kasa ne kadar etkili bir şekilde iletildiğini ölçer. Daha düşük bir değer daha iyidir. 20°C/W ile, dağıtılan her watt güç için bağlantı sıcaklığı, ped sıcaklığının 20°C üzerine çıkacaktır.
• Çalışma & Depolama Sıcaklığı:-40°C ila +85°C (Çalışma), -40°C ila +100°C (Depolama). Bu aralıklar, cihazın çok çeşitli çevre koşullarında çalışabilmesini ve depolanabilmesini sağlar.

2.2 Fotometrik ve Elektriksel Özellikler

Sipariş kodu tablosu, tipik test koşulları altındaki temel performans metriklerini sağlar.

• Işıma Akısı:Minimum 1mW, Tipik 2mW, Maksimum 2.5mW. Bu, UVC spektrumundaki toplam optik güç çıkışıdır, miliwatt cinsinden ölçülür. Sterilizasyon etkinliğini ölçmede kritik parametredir, görsel parlaklık değil.
• Tepe Dalga Boyu:270-285 nm. Bu, LED'in en fazla optik güç yaydığı dalga boyudur. Mikrop öldürücü etkinlik yaklaşık 265nm civarında zirve yapar, bu nedenle bu aralık oldukça etkilidir.
• İleri Gerilim (V_F):I_F=20mA'de 5.0-8.0V. Bu, bir LED için nispeten yüksektir ve UVC yarı iletken teknolojisinin karakteristiğidir. Tasarımcılar, sürücü devresinin bu gerilim aralığını sağlayabildiğinden emin olmalıdır.
• İleri Akım (I_F):20mA. Bu, belirtilen ışıma akısını ve ömrü elde etmek için önerilen sürüş akımıdır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Seri üretimde tutarlılığı sağlamak için, LED'ler performans sınıflarına ayrılır. UVC3535CZ0115, üç bağımsız sınıflandırma kriteri kullanır.

3.1 Işıma Akısı Sınıflandırması

LED'ler, minimum ışıma akısı çıkışlarına göre Q0A (1-1.5mW), Q0B (1.5-2mW) ve Q0C (2-2.5mW) sınıflarına ayrılır. Bu, tasarımcıların minimum gereken optik gücü karşılayan bir sınıf seçmelerine ve potansiyel olarak maliyeti optimize etmelerine olanak tanır.

3.2 Tepe Dalga Boyu Sınıflandırması

Dalga boyu üç aralığa ayrılır: U27A (270-275nm), U27B (275-280nm) ve U28 (280-285nm). Maksimum mikrop öldürücü verimlilik için belirli bir alt aralığa duyarlı uygulamalarda, uygun sınıfın belirtilmesi önemlidir.

3.3 İleri Gerilim Sınıflandırması

Gerilim, 5.0V'tan 8.0V'a kadar 0.5V adımlarla sınıflandırılır (örneğin, 5.0-5.5V için 5055, 7.5-8.0V için 7580). Bu, sabit akım sürücüleri tasarlamak için çok önemlidir, çünkü V_Faralığını bilmek, sürücünün gerekli uyum gerilimini belirlemeye yardımcı olur ve verimliliği ile bileşen seçimini etkiler.

4. Performans Eğrisi Analizi

Tipik karakteristik eğriler, LED'in değişen koşullar altında nasıl davrandığına dair içgörü sağlar.

4.1 Spektrum ve Optik Güç

Spektrum eğrisi, 270-285nm aralığında, tipik olarak yaklaşık 10-15nm yarı maksimum tam genişlikte (FWHM) bir tepe gösterir; bu, UVC LED'ler için standarttır. Göreceli ışıma akısının ileri akıma karşı eğrisi doğrusal altıdır; çıktı akımla artar ancak mükemmel orantılı olmayabilir ve önerilen akımın üzerinde sürüş, azalan getirilere ve aşırı ısınmaya yol açar.

4.2 Elektriksel ve Termal Davranış

İleri akımın ileri gerilime karşı eğrisi (I-V), diyotlar için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. İleri gerilim akımla artar. Tepe dalga boyu, artan akımla minimum kayma gösterir, bu da iyi spektral kararlılığa işaret eder. Güç azaltma eğrisi kritiktir: bağlantı sıcaklığının 100°C'yi aşmasını önlemek için, ortam sıcaklığı arttıkça izin verilen maksimum ileri akımın azaltılması gerektiğini gösterir. Örneğin, 85°C ortam sıcaklığında, maksimum akım 25°C'dekinden önemli ölçüde daha düşüktür.

4.3 Termal Performans

Göreceli ışıma akısının ortam sıcaklığına karşı eğrisi, ısının çıktı üzerindeki olumsuz etkisini gösterir. Sıcaklık yükseldikçe, ışıma akısı azalır. Bu termal söndürme etkisi, optimum performansı korumak için etkili PCB termal tasarımı ve soğutucunun önemini vurgular.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Mekanik Boyutlar

LED, 1.0mm (±0.2mm tolerans) yüksekliğinde, 3.5mm x 3.5mm kompakt bir ayak izine sahiptir. Teknik çizim, kesin ped düzenini ve boyutlarını belirtir. Ped 1 anot (+), Ped 2 katot (-) ve Ped 3 özel bir termal peddir. Termal ped, ısının seramik gövdeden PCB'ye aktarılması için gereklidir. PCB üzerindeki önerilen lehim alanı deseni, uygun lehimleme ve termal iletim sağlamak için bu ped konfigürasyonuna yakından uymalıdır.

5.2 Işınım Deseni

Kutupsal diyagram, 150° görüş açılı (2θ_1/2) tipik lambert benzeri bir yayılım deseni gösterir. Yoğunluk 0°'de (yayılım yüzeyine dik) en yüksektir ve kenarlara doğru azalır. Bu geniş açı, odaklanmış bir ışın yerine alan kapsama gerektiren uygulamalar için faydalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Süreci

UVC3535CZ0115, standart Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) süreçleri için tasarlanmıştır. Teknik veri sayfası, seramik paket ve iç bağlantılar üzerinde aşırı termal stresi önlemek için reflow lehimlemenin ikiden fazla yapılmamasını önerir. Tipik olarak 260°C'nin altında bir tepe sıcaklığına sahip standart kurşunsuz reflow profilleri uygulanabilir, ancak spesifik profil doğrulanmalıdır. Isıtma sırasında LED üzerindeki stres (örneğin, kart bükülmesinden) önlenmelidir. Lehimlemeden sonra, lehim bağlantıları üzerindeki mekanik stresi önlemek için PCB'nin bükülmesi en aza indirilmelidir.

6.2 Depolama ve İşleme

Bileşenler, reflow sırasında "patlamış mısır" etkisine neden olabilecek nem emilimini önlemek için kurutucu ile nem geçirmez bariyer torbalarda paketlenmiştir. Kapalı torba açıldıktan sonra, bileşenler belirli bir zaman dilimi içinde (fabrika koşullarında tipik olarak 168 saat) kullanılmalı veya reflow öncesi standart IPC/JEDEC kılavuzlarına göre kurutulmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Paketleme

LED'ler, 7 inç veya 13 inç makaralara sarılmış kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde tedarik edilir. Standart paketleme miktarı makara başına 1000 adettir. Şerit boyutları (yuva boyutu, aralık), standart SMT pick-and-place ekipmanlarıyla uyumlu olacak şekilde belirtilmiştir.

7.2 Ürün Adlandırması (Sipariş Kodu)

Tam sipariş kodu, örneğin UVC3535CZ0115-HUC7085001X80020-1T, tüm temel özellikleri kodlayan yapılandırılmış bir dizidir:

UVC: Ürün tipi.

3535: Paket boyutu.

C: Seramik malzeme.

Z: ESD koruması için Zener diyot içerir.

01: 1 LED çip.

15: 150° görüş açısı.

H: Yatay çip yapısı.

UC: UVC rengi.

7085: Dalga boyu sınıf kodu (270-285nm).

001: Işıma akısı sınıf kodu (1mW min).

X80: İleri gerilim sınıf kodu (5.0-8.0V).

020: İleri akım (20mA).

1: Paketleme miktar kodu (1K adet).

T: Şerit paketleme.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Sürücü Devre Tasarımı

Bu LED'i sürmek için sabit akım sürücü zorunludur. Yüksek ileri gerilim (5-8V) ve düşük akım (20mA) göz önüne alındığında, sürücü dikkatlice seçilmelidir. Doğrusal sabit akım regülatörleri veya anahtarlamalı LED sürücüler kullanılabilir, çıkış uyum geriliminin seçilen sınıfın maksimum V_F değerini aştığından emin olunmalıdır. PCB üzerinde termal yönetim tartışılmazdır. Yeterli bakır kalınlığına ve alanına sahip bir PCB kullanın, termal pedi birden fazla termal via ile geniş bir toprak katmanına bağlayın ve genel sistem hava akışını veya soğutucuyu dikkate alın.

8.2 Güvenlik ve Ömür Hususları

UVC radyasyonu gözler ve cilt için zararlıdır. Nihai ürün tasarımı, kullanıcı maruziyetini önlemek için kilitleme anahtarları, koruyucu kalkanlar ve uyarı etiketleri gibi güvenlik özelliklerini içermelidir. UVC LED'lerin ömrü tipik olarak, ışıma akısının başlangıç değerinin belirli bir yüzdesine (örneğin, %70 veya %50) düşene kadar geçen süre olarak tanımlanır. Önerilen akımda veya altında sürüş ve iyi bir termal tasarım ile düşük bir bağlantı sıcaklığının korunması, operasyonel ömrü maksimize etmede birincil faktörlerdir.

9. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

UVC3535CZ0115, seramik paketi sayesinde, görünür LED'ler için yaygın olarak kullanılan plastik SMD paketlere kıyasla üstün termal performans ve güvenilirlik sunarak kendini farklılaştırır. ESD koruması için entegre Zener diyot, sağlamlık katar. 150° görüş açısı, bazı rakip UVC LED'lerden daha geniştir, bunlar daha odaklanmış ışınlara sahip olabilir. Ayrıntılı üç boyutlu sınıflandırma (akı, dalga boyu, gerilim), tasarımcılara nihai ürünlerinin performans parametreleri üzerinde hassas kontrol sağlar.

10. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S: Bu LED'in tipik ömrü nedir?

C: Ömür, büyük ölçüde sürüş akımına ve çalışma sıcaklığına bağlıdır. Önerilen 20mA'de çalıştırıldığında ve bağlantı sıcaklığı düşük tutulduğunda (örneğin, 85°C'nin altında), L70'ye (başlangıç akısının %70'i) kadar 10.000 saat veya daha fazla ömür beklenebilir. Güç azaltma eğrisine ve termal yönetim kılavuzlarına bakınız.

S: Bu LED'i sabit gerilim kaynağı ile sürebilir miyim?

C: Hayır. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Sabit gerilim kaynağı akımı düzenlemez, bu da termal kaçak ve hızlı arızaya yol açar. Her zaman uygun bir sabit akım sürücü kullanın.

S: Uygulamam için doğru sınıfı nasıl seçerim?

C: Minimum gereken optik gücünüze göre Işıma Akısı sınıfını (Q0A/B/C) seçin. Uygulamanız belirli bir alt aralık için optimize edilmişse, Dalga Boyu sınıfını (U27A/B, U28) seçin. Gerilim sınıfı (5055...7580) sürücü tasarımı için önemlidir; seçtiğiniz sınıftaki en kötü durum (en yüksek) gerilim için tasarım yapabilirsiniz.

S: Lens gerekli mi?

C: Alan kapsama gerektiren çoğu sterilizasyon uygulaması için, yerleşik 150° desen yeterlidir. Odaklanmış ışın uygulamaları için harici bir kuvars veya özel UVC geçirgen lens kullanılabilir. Standart akrilik veya polikarbonat lensler UVC ışığını bloke eder.

11. Pratik Tasarım ve Kullanım Örneği

Örnek: Taşınabilir Su Sterilizatörü Tasarımı

Bir tasarımcı, pil ile çalışan bir UV su matarası tasarlıyor. Kompakt boyutu ve gücü nedeniyle UVC3535CZ0115'i seçiyor. Küçük bir su hacmi için yeterli dozu sağlamak amacıyla Q0C akı sınıfını (2-2.5mW) seçiyor. Termal pede bağlı geniş bir bakır alanı olan bir PCB tasarlıyor. 3.7V Li-ion pilden 20mA sağlamak için, çıkış gerilim kapasitesi 8V'u aşan bir yükseltici dönüştürücü sabit akım sürücü seçiliyor. LED, su akış yolu içindeki bir kuvars kılıfın içine yerleştiriliyor. Güvenlik kilitleme anahtarları, LED'in yalnızca matara kapalıyken çalışmasını sağlıyor.

12. Prensip Tanıtımı

UVC LED'ler, özellikle alüminyum galyum nitrür (AlGaN) alaşımları olmak üzere, yarı iletken malzemelerde elektrolüminesans prensibiyle çalışır. İleri bir gerilim uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleşir ve enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. Bu fotonların dalga boyu, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. 270nm civarında UVC yayılımı için, AlGaN katmanında yüksek alüminyum içeriği gereklidir. Seramik paket, hassas yarı iletken çipi çevresel faktörlerden koruyan ve ısıyı verimli bir şekilde uzaklaştıran sağlam, termal iletken ve hava geçirmez bir muhafaza görevi görür.

13. Gelişim Trendleri

UVC LED pazarı, kimyasal içermeyen dezenfeksiyon için küresel talep tarafından yönlendirilmektedir. Temel trendler arasında, enerji tüketimini ve ısı üretimini azaltan duvar prizi verimliliğinin (elektriksel güç girişi başına optik güç çıkışı) artırılması yer alır. Optik gücün miliwatt başına maliyetini düşürmek için süregelen geliştirme çalışmaları vardır. Araştırmalar ayrıca cihaz ömrünü ve güvenilirliğini iyileştirmeye odaklanmıştır. Ayrıca, daha kısa dalga boylarında (örneğin, 222nm Far-UVC) LED'lerin geliştirilmesi, dolu alanlar için potansiyel olarak daha güvenli dezenfeksiyon vaat eden aktif bir araştırma alanıdır. Sürücü-yerleşik modüller gibi sistem seviyesinde entegrasyon da nihai ürün tasarımını basitleştirmek için daha yaygın hale gelmektedir.