LTPL-C034UVD385 UV LED Teknik Veri Sayfası - 3.8V 600mW 385nm

1. Ürün Genel Bakışı

LTPL-C034UVD385, profesyonel UV kürleme uygulamaları ve diğer yaygın UV işlemleri için tasarlanmış yüksek güçlü bir ultraviyole (UV) ışık yayan diyottur (LED). LED teknolojisinin doğasında bulunan enerji verimliliğini, uzun çalışma ömrünü ve güvenilirliği, cıva buharlı lambalar gibi geleneksel UV ışık kaynaklarının yerini alabilecek yüksek ışınımsal çıkışla birleştiren katı hal aydınlatma çözümünü temsil eder.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu UV LED serisi, geleneksel UV teknolojilerine göre önemli avantajlar sunmak üzere tasarlanmıştır. Temel özellikler arasında tam RoHS uyumluluğu ve kurşunsuz olması yer alır, bu da çevresel ve düzenleyici uyumluluğu sağlar. Katı hal yapısı sayesinde daha düşük işletme ve bakım maliyetleri sunar, sık ampul değişimi ihtiyacını ortadan kaldırır ve enerji tüketimini azaltır. Cihaz aynı zamanda I.C. uyumludur, modern elektronik kontrol sistemlerine entegrasyonu kolaylaştırır. Birincil hedef pazar, mürekkepler, kaplamalar ve yapıştırıcılar için endüstriyel UV kürleme sistemlerinin yanı sıra, kararlı bir 385nm UV-A ışık kaynağı gerektiren bilimsel, tıbbi ve dezenfeksiyon ekipmanlarını içerir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine İnceleme

Bu bölüm, LTPL-C034UVD385 UV LED için belirtilen temel elektriksel, optik ve termal parametrelerin detaylı, nesnel bir analizini sağlar.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihaz, maksimum sürekli ileri akım (If) için 500 mA ve maksimum güç tüketimi (Po) için 2 Watt olarak derecelendirilmiştir. Çalışma sıcaklığı aralığı (Topr) -40°C ila +85°C olarak belirtilmiştir, depolama sıcaklığı aralığı (Tstg) ise -55°C ila +100°C'dir. İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (Tj) 110°C'dir. Güvenilirliği sağlamak ve kalıcı hasarı önlemek için bu limitler dahilinde çalışmak kritik öneme sahiptir. Veri sayfası, ters öngerilim koşullarında uzun süreli çalışmaya karşı açıkça uyarır.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

25°C ortam sıcaklığı ve 350mA ileri akım standart test koşulunda ölçülen temel parametreler tanımlanmıştır. İleri voltaj (Vf) tipik değeri 3.8V'dur, 2.8V (Min) ile 4.4V (Max) arasında bir aralığa sahiptir. UV spektrumundaki toplam optik güç çıkışı olan ışınımsal akı (Φe), tipik değeri 600 miliwatt (mW) olmak üzere, 460mW (Min) ile 700mW (Max) arasında değişir. Tepe dalga boyu (Wp) 385nm bölgesinde merkezlenmiştir ve 380nm ile 390nm arasında bir kutu aralığı vardır. Görüş açısı (2θ1/2) tipik olarak 130 derecedir ve ışınım desenini tanımlar. Eklemden kılıfa termal direnç (Rthjc) tipik olarak 13.2 °C/W'dir, bu da termal yönetim tasarımı için çok önemli bir parametredir.

2.3 Termal Karakteristik Analizi

13.2 °C/W'lik termal direnç değeri, yarı iletken eklem ile paket kılıfı arasında dağıtılan watt başına sıcaklık artışını gösterir. Örneğin, 350mA ve 3.8V tipik çalışma noktasında (1.33W giriş gücü, ~600mW optik çıkışın ~730mW ısı anlamına geldiği varsayılarak), eklem ile kılıf arasındaki sıcaklık farkı yaklaşık 9.6°C olacaktır. Eklem sıcaklığını maksimum 110°C'nin altında tutmak için, özellikle yüksek ortam sıcaklığı ortamlarında veya sürekli çalışma sırasında, etkili bir soğutucu gereklidir.

3. Kutuplama Sistemi Açıklaması

LTPL-C034UVD385, tasarımcıların belirli uygulama gereksinimlerine uyan LED'leri seçmelerine olanak tanımak için, birimleri temel performans varyasyonlarına göre sınıflandırmak üzere bir kutuplama sistemi kullanır.

3.1 İleri Voltaj (Vf) Kutuplaması

LED'ler dört voltaj kutusuna (V0'dan V3'e) ayrılır. V0 kutuları en düşük ileri voltaja (2.8V - 3.2V) sahipken, V3 kutuları en yüksek voltaja (4.0V - 4.4V) sahiptir. Bir kutu içindeki tolerans +/- 0.1V'dir. Bu, aynı Vf kutusundan gelen LED'lerin daha düzgün voltaj düşüşüne sahip olacağından, birden fazla LED seri olarak sürüldüğünde daha iyi akım eşleşmesi sağlar.

3.2 Işınımsal Akı (Φe) Kutuplaması

Optik çıkış gücü, R1'den R6'ya kadar etiketlenmiş altı kutuya ayrılır. R1 en düşük çıkış aralığını (460mW - 500mW), R6 ise en yüksek çıkış aralığını (660mW - 700mW) temsil eder. Tolerans +/- %10'dur. Bu kutuplama, maruz kalma dozunun kilit bir parametre olduğu kürleme işlemleri gibi tutarlı UV yoğunluğu gerektiren uygulamalar için kritik öneme sahiptir.

3.3 Tepe Dalga Boyu (Wp) Kutuplaması

UV dalga boyu iki kategoriye ayrılır: P3R (380nm - 385nm) ve P3S (385nm - 390nm), toleransı +/- 3nm'dir. Belirli tepe dalga boyu, reçinelerdeki veya kaplamalardaki belirli foto-başlatıcıların optimal aktivasyon spektrumuna sahip olduğu uygulamalar için önemli olabilir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışı hakkında daha derin bir içgörü sağlayan çeşitli karakteristik eğriler içerir.

4.1 Göreceli Işınımsal Akı - İleri Akım

Bu eğri, optik çıkışın (ışınımsal akı) ileri akımla arttığını ancak özellikle artan termal etkiler nedeniyle verimliliğin düşebileceği daha yüksek akımlarda mükemmel doğrusal olmadığını gösterir. Bu, tasarımcıların çıkış gücünü verimlilik ve ömürle dengeleyen bir çalışma akımı seçmelerine yardımcı olur.

4.2 İleri Akım - İleri Voltaj (I-V Eğrisi)

I-V eğrisi, diyotlar için tipik olan üstel ilişkiyi gösterir. Doğru sürücü devresi tasarımı için gereklidir. Eğri sıcaklıkla kayacaktır; belirli bir akım için eklem sıcaklığı arttıkça ileri voltaj azalır.

4.3 Göreceli Işınımsal Akı - Eklem Sıcaklığı

Bu, termal yönetim için en kritik eğrilerden biridir. Optik çıkış gücünün eklem sıcaklığı yükseldikçe nasıl azaldığını gösterir. Tutarlı, yüksek çıkış elde etmek ve LED'in çalışma ömrünü maksimize etmek için düşük bir eklem sıcaklığını korumak çok önemlidir.

4.4 Göreceli Spektral Dağılım

Bu grafik, UV spektrumu boyunca yayılan ışığın yoğunluğunu tasvir eder. LED çıkışının, 385nm civarında merkezlenmiş, LED teknolojisinin tipik yarı maksimum tam genişliği (FWHM) karakteristiğine sahip dar bantlı doğasını doğrular. Bu, geleneksel cıva lambalarının geniş spektrumuyla tezat oluşturur.

4.5 Işınım Karakteristikleri

Bu kutupsal diyagram, ışığın uzaysal dağılımını (görüş açısı) görselleştirir. Tipik 130 derecelik görüş açısı, bir alanı eşit şekilde aydınlatmak için kullanışlı olan geniş, lambert benzeri bir yayılım desenini gösterir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Dış Ölçüler

LED paketinin, veri sayfası çizimlerinde sağlanan belirli mekanik ölçüleri vardır. Kritik toleranslar not edilmiştir: çoğu boyut ±0.2mm toleransa sahipken, lens yüksekliği ve seramik alt tabaka uzunluğu/genişliği ±0.1mm daha sıkı bir toleransa sahiptir. Paketin altındaki termal pedin, anot ve katot elektriksel pedlerinden elektriksel olarak yalıtılmış (nötr) olduğu belirtilmiştir, bu da termal viyalar için PCB düzenini basitleştirir.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Pedi

PCB tasarımı için bir lehim pedi deseni (footprint) sağlanmıştır. Bu, anot, katot ve termal ped bağlantıları için boyut ve aralığı içerir. Bu önerilen düzeni takip etmek, uygun lehim bağlantısı oluşumunu, elektriksel bağlantıyı ve en önemlisi, termal pedden PCB bakır dökümüne ve alttaki herhangi bir soğutucuya verimli ısı transferini sağlamak için çok önemlidir.

5.3 Polarite Tanımlama

Veri sayfası şeması, anot ve katot pedlerini açıkça gösterir. Montaj sırasında cihaza zarar verebilecek ters öngerilim uygulamasını önlemek için doğru polariteye uyulmalıdır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Ön ısıtma, soak, reflow tepe sıcaklığı (reflow test koşuluna göre 10 saniye için 260°C'yi aşmamalı) ve soğutma oranları gibi kritik parametreleri belirten detaylı bir reflow lehimleme profili sağlanmıştır. Notlar, tüm sıcaklıkların paket gövde yüzeyini ifade ettiğini vurgular. Hızlı bir soğutma işlemi önerilmez. LED üzerindeki termal stresi en aza indirmek için her zaman güvenilir bir bağlantı sağlayan mümkün olan en düşük lehimleme sıcaklığı arzu edilir.

6.2 El Lehimleme Talimatları

El lehimlemesi gerekliyse, önerilen maksimum koşul 2 saniye için maksimum 300°C'dir ve bu işlem LED başına yalnızca bir kez yapılmalıdır. Toplam lehimleme işlemi sayısı (reflow veya el) üç kezi geçmemelidir.

6.3 Temizleme ve Taşıma Uyarıları

Temizleme için yalnızca izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasal temizleyiciler LED paketine zarar verebilir. Cihaz, elektrostatik deşarjdan (ESD) ve lense mekanik hasardan kaçınmak için dikkatle ele alınmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Paketleme

LED'ler, otomatik pick-and-place montajı için kabartmalı taşıyıcı şerit ve makara üzerinde tedarik edilir. Veri sayfası, hem şerit yuvaları hem de standart 7 inçlik makara için detaylı boyutlar sağlar. Temel özellikler şunlardır: boş yuvalar kapak bandı ile kapatılır, makara başına maksimum 500 parça ve EIA-481-1-B standartlarına uygun olarak şerit üzerinde maksimum iki ardışık eksik bileşene izin verilir.

7.2 Kutulama Kodu İşaretleme

Kutu sınıflandırma kodu (Vf, Φe ve Wp için) her paketleme torbasının üzerinde işaretlenmiştir, bu da izlenebilirlik ve belirli performans sınıflarının seçilmesini sağlar.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Birincil uygulama, endüstriyel süreçler için UV kürlemedir; bu, baskı ekipmanlarında mürekkeplerin, çeşitli alt tabakalarda kaplamaların ve elektronik montajda yapıştırıcıların kürlenmesini içerir. Diğer potansiyel kullanımlar arasında floresan analizi, sahte tespiti ve belirli UV-A dalga boyları gerektiren tıbbi tedavi cihazları yer alır. Katı hal yapısı, taşınabilir veya anında çalışan ekipmanlar için uygun hale getirir.

8.2 Tasarım Hususları ve Sürücü Gereksinimleri

Bir LED, akım kontrollü bir cihazdır. Özellikle birden fazla LED sürerken, tekdüze yoğunluk ve kararlı çalışma sağlamak için sabit bir akım sürücüsü zorunludur, sabit bir voltaj kaynağı değil. Sürücü, LED(ler)in ileri voltaj aralığını karşılarken gerekli akımı (örneğin, 350mA) sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır. Seri bağlantılar için, sürücü voltajı, serideki tüm LED'lerin maksimum Vf toplamından daha yüksek olmalıdır. LED'lerin paralel bağlantısı, bireysel akım dengeleme olmadan genellikle önerilmez. Termal yönetim, mekanik tasarımın en kritik yönüdür. Eklem sıcaklığını güvenli sınırlar içinde tutmak, çıkış kararlılığını ve uzun ömrü sağlamak için yüksek kaliteli bir termal arayüz ve yeterli bir soğutucu gereklidir.

9. Güvenilirlik ve Test

Veri sayfası, ürünün sağlamlığını gösteren kapsamlı bir güvenilirlik test planını ana hatlarıyla belirtir. Testler arasında Düşük, Oda ve Yüksek Sıcaklık Çalışma Ömrü (LTOL, RTOL, HTOL), Islak Yüksek Sıcaklık Çalışma Ömrü (WHTOL), Termal Şok (TMSK), Lehimleme Isısına Dayanım (Reflow) ve Lehimlenebilirlik yer alır. Tüm testler, belirtilen koşullar altında 10 numuneden 0 hata gösterdi. Test sonrası bir cihazın arızalı olarak değerlendirilmesi kriterleri, ileri voltajda (Vf) başlangıç tipik değerinin ±%10'undan fazla bir kayma veya ışınımsal akıda (Φe) başlangıç tipik değerinin ±%30'undan fazla bir kaymadır.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Cıva ark lambaları gibi geleneksel UV ışık kaynaklarıyla karşılaştırıldığında, bu UV LED belirgin avantajlar sunar: anında açma/kapama yeteneği, ısınma süresi yok, daha uzun ömür (tipik olarak on binlerce saat), daha yüksek enerji verimliliği, tehlikeli cıva içeriği yok ve yeni form faktörlerine olanak tanıyan kompakt boyut. Diğer UV LED'lerle karşılaştırıldığında, 385nm dalga boyu, yüksek tipik ışınımsal akı (600mW), geniş 130 derecelik görüş açısı ve verimli soğutma için yalıtılmış termal pedli sağlam bir paketin spesifik kombinasyonu, temel farklılaşmasını oluşturur. Detaylı kutuplama sistemi ayrıca, kutulanmamış veya gevşek kutulanmış alternatiflere kıyasla sistem tasarımında daha yüksek hassasiyet sağlar.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Hangi sürücü akımını kullanmalıyım?

C: Cihaz 350mA'de karakterize edilmiştir, bu da çıkış ve verimlilik arasında iyi bir denge sunan tipik bir çalışma noktasıdır. Mutlak Maksimum Değer olan 500mA'ye kadar sürülebilir, ancak bu eklem sıcaklığını artıracak ve ömrü azaltabilir; sağlam termal yönetim şarttır.

S: Işınımsal Akı değerini nasıl yorumlamalıyım?

C: Işınımsal Akı (Φe), tüm dalga boylarında ölçülen watt (veya miliwatt) cinsinden yayılan toplam optik güçtür. Bu UV LED için, görünür ışık değil, kullanışlı UV gücünü temsil eder. Kürleme uygulamalarında maruz kalma dozunu (Enerji = Güç × Zaman) hesaplamak için kilit bir metrikdir.

S: Termal yönetim neden bu kadar önemli?

C: "Göreceli Işınımsal Akı - Eklem Sıcaklığı" eğrisinde gösterildiği gibi, çıkış gücü sıcaklık arttıkça azalır. Aşırı sıcaklık ayrıca LED içindeki bozulma mekanizmalarını hızlandırır ve ömrünü büyük ölçüde kısaltır. 13.2 °C/W termal direnci, ısının ne kadar etkili bir şekilde uzaklaştırılabileceğini tanımlar.

S: Sabit voltajlı bir güç kaynağı kullanabilir miyim?

C: Hayır. Bir LED'in ileri voltajı sıcaklıkla ve bireysel birimler arasında değişir. Sabit bir voltaj kaynağı, artan akımın daha fazla ısıya neden olduğu, bu da Vf'yi düşürerek daha da fazla akıma yol açan ve LED'i potansiyel olarak yok eden termal kaçak durumuna yol açabilir. Her zaman sabit akım sürücüsü kullanın.

12. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: PCB lehim maskesi için bir tezgah üstü UV kürleme istasyonu tasarlama.

Bir tasarımcı, 10cm x 10cm'lik bir alanda tekdüze UV maruziyeti sağlamak ister. LTPL-C034UVD385'in 130° görüş açısını kullanarak, eşit ışınım elde etmek için gerekli LED yüksekliğini ve dizi aralığını hesaplayabilirler. Daha yüksek yoğunluk için R5 veya R6 akı kutusundan LED'ler seçerler ve seri bağlandığında tutarlı akım çekimi için aynı Vf kutusundan (örneğin, V1) LED'ler seçerler. Seri dizi için gerekli toplam akımı sağlayabilen bir sabit akım sürücüsü seçilir. Alüminyum PCB, önerilen ped düzeni ile tasarlanır, büyük bir bakır döküm ve bir fanlı harici soğutucuya bağlı termal viyalar içerir. Veri sayfasındaki reflow profili, pick-and-place makinesine programlanır. Montajdan sonra, istasyon, cıva lambalarıyla ilişkili ısı ve ozon olmadan anında, tutarlı kürleme sağlar.

13. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir LED, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir voltaj uygulandığında, n-tipi bölgeden elektronlar ve p-tipi bölgeden delikler aktif bölgeye enjekte edilir. Bu yük taşıyıcıları yeniden birleştiğinde, enerji foton (ışık) şeklinde salınır. Yayılan ışığın dalga boyu (rengi), aktif bölgede kullanılan yarı iletken malzemelerin enerji bant aralığı tarafından belirlenir. LTPL-C034UVD385 için, spesifik yarı iletken bileşikler (tipik olarak alüminyum galyum nitrür - AlGaN bazlı) 385nm ultraviyole (UV-A) aralığındaki fotonlara karşılık gelen bir bant aralığına sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Paket, ışık çıkışını şekillendirmek ve yarı iletken çipi korumak için birincil bir optik (lens) içerir.

14. Teknoloji Trendleri ve Görünüm

UV LED pazarı, cıva bazlı lambaların küresel olarak aşamalı olarak kaldırılması (Minamata Sözleşmesi) ve daha verimli, kompakt ve kontrol edilebilir ışık kaynakları talebi ile yönlendirilmektedir. Temel trendler arasında Duvar-Fiş Verimliliğinde (WPE) sürekli iyileştirme yer alır; bu, optik çıkış gücünün elektriksel giriş gücüne oranıdır. Daha yüksek verimlilik, aynı UV çıkışı için daha az atık ısı anlamına gelir. Ayrıca, tek bir LED paketi başına maksimum optik güç çıkışını artırmak ve daha yüksek çalışma sıcaklıklarında ve akımlarında güvenilirliği ve ömrü iyileştirmek için devam eden geliştirmeler vardır. Dahası, araştırmalar özellikle dezenfeksiyon uygulamaları için daha derin UV-C spektrumuna doğru mevcut dalga boyu aralıklarını genişletmeye odaklanmıştır, ancak alüminyum nitrür (AlN) gibi farklı malzemeler gereklidir. LED'leri, sürücüleri ve sensörleri akıllı modüllerde birleştiren sistem seviyesi entegrasyonuna doğru olan trend de belirgindir.