UVC LED LTPL-G35UV275PR Veri Sayfası - 3.5x3.5x1.2mm - 6.2V Tipik - 37mW Işıma Akısı - 275nm Tepe Dalga Boyu

1. Ürüne Genel Bakış

LTPL-G35UV ürün serisi, katı hal ultraviyole ışık kaynaklarında önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Bu ürün, özellikle sterilizasyon ve tıbbi uygulamalar için tasarlanmış olup, cıva lambaları gibi geleneksel UV teknolojilerine yüksek performanslı bir alternatif sunar. Işık Yayan Diyot (LED) teknolojisinden yararlanarak, olağanüstü enerji verimliliğini yarı iletken cihazların doğasında bulunan güvenilirlik ve uzun çalışma ömrü ile birleştirir. Bu, tasarımcılara dezenfeksiyon, su arıtma ve yüzey sterilizasyon sistemleri için yenilikçi çözümler oluşturma konusunda daha fazla özgürlük sağlar.

Temel avantajı, daha düşük işletme ve bakım maliyetleriyle etkili UVC radyasyonu (270-280nm aralığında) sağlama yeteneğinde yatmaktadır. Cihaz, entegre devre (IC) sürücü sistemleriyle uyumlu olacak şekilde tasarlanmıştır ve çevre standartlarına uyar; RoHS uyumlu ve kurşunsuzdur. Birincil hedef pazarları arasında tıbbi ekipman üreticileri, su ve hava arıtma sistem entegratörleri ile tüketici veya endüstriyel sterilizasyon cihazları geliştiricileri bulunmaktadır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Geleneksel UV kaynaklarından UVC LED'lere geçiş, birkaç belirgin fayda sunmaktadır. İlk olarak, anında çalışma özelliği ve ısınma süresinin olmaması sistem tepkiselliğini artırır. İkinci olarak, kompakt form faktörü daha küçük ve daha taşınabilir cihazlara entegre edilmeyi mümkün kılar. LED emisyonunun yönlü doğası, enerjiyi en çok ihtiyaç duyulan yere odaklayarak daha verimli bir optik tasarım sağlar. Ayrıca, cıva içermemesi, bertaraf ve kırılma ile ilişkili çevresel ve güvenlik endişelerini giderir.

Hedef uygulama öncelikle mikrop öldürücü ışınlamadır; yaklaşık 275nm'deki UVC ışığı, bakteriler, virüsler ve küfler dahil mikroorganizmaların DNA ve RNA'sını bozarak etkisiz hale getirmede oldukça etkilidir. Bu, LED'i sağlık kuruluşlarında yüzey dezenfeksiyonu, noktasal kullanım sistemlerinde su arıtımı ve HVAC ünitelerinde hava temizleme gibi uygulamalar için uygun kılar.

2. Teknik Parametre Derinlemesine Analizi

2.1 Absolute Maximum Ratings

Cihaz, zorlu koşullar altında çalışma için belirlenmiştir. Mutlak maksimum değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği sınırları tanımlar. Temel parametreler arasında maksimum güç dağılımı (P_O) 2.1W ve maksimum sürekli ileri akım (I_F) 300mA bulunur. Çalışma sıcaklığı aralığı (T_opr) -40°C ile +80°C arasında belirtilmiştir; bu da hem zorlu endüstriyel hem de kontrollü tıbbi ortamlar için uygun olduğunu gösterir. Depolama sıcaklık aralığı (T_stg) -40°C ile +100°C'ye kadar uzanır. Kritik bir parametre, maksimum bağlantı noktası sıcaklığıdır (T_j) 115°C'dir. Bu sıcaklığın aşılması, bozulmayı hızlandıracak ve cihazın ömrünü önemli ölçüde kısaltacaktır. Veri sayfası, LED'in ters öngerilim koşullarında uzun süre çalıştırılmasına karşı açıkça uyarır, çünkü bu anında arızaya yol açabilir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bu karakteristikler, 25°C ortam sıcaklığında (T_a) standart test koşulunda ölçülür ve normal çalışma altında beklenen performansı sağlar.

• İleri Gerilim (V_F): 250mA sürüş akımında, tipik ileri gerilim 6.2V'dir, maksimum 7.0V ve minimum 5.0V'dir. Ölçüm toleransı ±0.1V'dir. Bu parametre, LED sürücü devresinin tasarımı için çok önemlidir, çünkü gerekli besleme gerilimini ve güç dağılımını belirler.
• Işıma Akısı (Φ_e): Bu, UVC spektrumundaki toplam optik güç çıkışıdır. 250mA'de tipik ışıma akısı 37.0mW'dir (min 29.0mW). Maksimum derecelendirilmiş akım olan 300mA ile sürüldüğünde, tipik çıkış 43.0mW'a yükselir. Ölçüm toleransı ±10%'dur. Işıma akısı, belirli bir uygulamada LED'in mikrop öldürücü etkinliğini belirlemede kilit ölçüttür.
• Tepe Dalga Boyu (λ_P): LED, 270nm ile 280nm arasında, yaklaşık 275nm merkezli bir tepe dalga boyuna sahip UVC ışığı yayar. Bu dalga boyu, mikrop öldürücü etkinlik için optimal aralık içindedir. Ölçüm toleransı ±3nm'dir.
• Termal Direnç (R_{th j-s}): Yarıiletken bağlantı noktasından lehim noktasına tipik ısıl direnç 12.3 K/W'dir. Belirli bir alüminyum MCPCB üzerinde ölçülen bu değer, ısıl yönetim tasarımı için hayati öneme sahiptir. Daha düşük bir ısıl direnç, ısının bağlantı noktasından daha verimli bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlayarak daha düşük bir T_j ve uzun vadeli güvenilirliği sağlamaya yardımcı olur.
• Görüş Açısı (2θ_1/2): Tipik görüş açısı 120 derecedir. Bu geniş yayılım deseni, geniş alan kaplaması gereken uygulamalar için faydalıdır ancak odaklanmış uygulamalar için reflektör veya lens gerektirebilir.
• Elektrostatik Deşarj (ESD): Cihaz, JESD22-A114-B standardına (İnsan Vücudu Modeli) göre minimum 2000V ESD dayanım gerilimini karşılar. Montaj ve kurulum sırasında uygun ESD işlem prosedürlerine uyulmalıdır.

3. Bin Kodu Sistemi Açıklaması

Tutarlı performansı sağlamak için, LED'ler üretim sırasında ölçülen temel parametrelere göre gruplara ayrılır. Grup kodu ambalajın üzerinde işaretlenir.

3.1 İleri Yönlü Gerilim (V_F) Gruplandırma

LED'ler 250mA ile sürüldüğünde dört voltaj grubuna (V1'den V4'e) ayrılır:

• V1: 5.0V – 5.5V
• V2: 5.5V – 6.0V
• V3: 6.0V – 6.5V
• V4: 6.5V – 7.0V

Her bir sınıftaki tolerans ±0.1V'dir. Bu sınıflandırma, tasarımcıların seri olarak sürülen uygulamalar için daha sıkı voltaj eşleştirmesine sahip LED'leri seçmesine olanak tanıyarak daha düzgün bir akım dağılımı sağlar.

3.2 Radyant Akı (Φ_e) Gruplandırma

Çıkış gücü, 250mA'de dört akı grubuna (X1'den X4'e) ayrılır:

• X1: 29.0mW – 34.0mW
• X2: 34.0mW – 39.0mW
• X3: 39.0mW – 44.0mW
• X4: 44.0mW ve üzeri

Tolerans ±%10'dir. Daha yüksek bir akı sınıfı seçmek, daha yüksek optik çıkış sağlar; bu da daha kısa dezenfeksiyon sürelerine veya bir dizide daha az LED kullanımına olanak tanıyabilir.

3.3 Tepe Dalga Boyu (λ_P) Gruplandırma

Bu ürün için tüm cihazlar, 270nm ila 280nm aralığını ±3nm toleransla kapsayan tek bir dalga boyu sınıfı olan W1 içinde yer alır. Mikrobiyal inaktivasyon oranları dalga boyuna oldukça bağımlı olduğundan, bu tüm birimlerde tutarlı bir dezenfektan performansı sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Sağlanan grafikler, LED'in değişen koşullar altındaki davranışına ilişkin içgörü sunar.

4.1 Relative Spectral Distribution

Bu eğri, ultraviyole spektrumu boyunca yayılan ışık şiddetini göstermektedir. 275nm'de merkezlenmiş dar emisyon bandını doğrulamaktadır; bu, dezenfeksiyon etkisini en üst düzeye çıkarırken, daha az etkili veya potansiyel olarak zararlı dalga boylarında emisyonu en aza indirmek için idealdir.

4.2 Relative Radiant Flux vs. Forward Current

Bu grafik, sürücü akımı ile optik çıkış arasındaki doğrusal altı ilişkiyi göstermektedir. Akımı artırmak çıkışı yükseltse de, artan termal etkiler ve verim düşüşü nedeniyle verimlilik (birim elektrik gücü başına ışınımsal akı) tipik olarak daha yüksek akımlarda azalır. Bu, istenen çıkış, verimlilik ve ömür dengesi için sürücü akımının optimize edilmesinin önemini vurgulamaktadır.

4.3 İleri Yönlü Gerilim vs. Forward Current & Junction Temperature

İleri yön gerilimi negatif bir sıcaklık katsayısına sahiptir, yani eklem sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu özellik, sabit akımlı sürücü tasarımlarında dikkate alınmalıdır, çünkü yüksek sıcaklıktaki daha düşük bir V_F elektriksel güç dağılımını hafifçe azaltabilir.

4.4 Göreceli Işıma Akısı vs. Kavşak Sıcaklığı

Bu en kritik eğrilerden biridir. UVC LED çıkışı, kavşak sıcaklığına karşı oldukça hassastır. Grafik, T arttıkça ışıma akısında önemli bir düşüş olduğunu göstermektedir._j Artar. Yüksek çıkışı korumak ve derecelendirilmiş ömrü elde etmek için, kavşağı mümkün olduğunca soğuk tutacak etkin bir ısıl yönetim son derece önemlidir.

4.5 İleri Akım Derecelendirme Eğrisi

Bu eğri, izin verilen maksimum ileri yönlü akımı ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak tanımlar. Ortam sıcaklığı yükseldikçe, eklem sıcaklığının 115°C sınırını aşmasını önlemek için izin verilen maksimum akım azaltılmalıdır. Bu grafik, belirtilen sıcaklık aralığında güvenilir şekilde çalışan sistemler tasarlamak için gereklidir.

5. Mekanik ve Paket Bilgileri

5.1 Ana Hat Boyutları

LED paketinin kompakt ayak izi yaklaşık 3.5mm x 3.5mm'dir ve yüksekliği yaklaşık 1.2mm'dir. Aksi belirtilmedikçe tüm boyutların toleransı ±0.2mm'dir. Mekanik çizim, LED çipinin, lehim pedlerinin ve herhangi bir optik lens yapısının tam konumunu belirtir.

5.2 Önerilen PCB Bağlantı Pedi

Yüzey montaj pedleri için detaylı bir lehim yatağı tasarımı sağlanmıştır. Güvenilir lehim bağlantıları, PCB'ye uygun ısı iletimi ve doğru hizalama için bu önerilen ayak izine uymak kritik öneme sahiptir. Ped boyutları için spesifikasyon toleransı ±0.1mm'dir. Tasarım tipik olarak, ısıyı PCB'nin toprak katmanına veya özel bir soğutucu katmanına aktarmak için termal pedin altında termal viyalar içerir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Yüzey Montaj Teknolojisi (SMT) montaj sürecinde hasarı önlemek için ayrıntılı bir kurşunsuz reflow profili belirtilmiştir. Temel parametreler şunları içerir:

• Ön ısıtma: 150-200°C, 60-120 saniye.
• Sıvı hal üstü süresi (217°C): 60-150 saniye.
• Tepe sıcaklığı: Önerilen 245°C, maksimum 260°C.
• Tepe değerin 5°C yakınında kalma süresi: 10-30 saniye.
• Maksimum ısınma hızı: 3°C/saniye.
• Maksimum soğuma hızı: 6°C/saniye.

Sıcaklıklar paketin üst kısmına aittir. Hızlı soğutma işlemi önerilmez. LED maksimum üç yeniden akış döngüsüne dayanabilir.

6.2 El ile Lehimleme ve Temizleme

El ile lehimleme gerekliyse, havya ucu sıcaklığı 300°C'yi geçmemeli ve her ped için temas süresi maksimum 2 saniye ile sınırlandırılmalı ve yalnızca bir kez uygulanmalıdır. Temizlik için yalnızca izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasal temizleyiciler silikon lensi veya paket malzemesini hasara uğratabilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgileri

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

LED'ler, otomatik seç-ve-yerleştir montajı için kabartmalı taşıyıcı şerit ve makaralar üzerinde tedarik edilir. Şerit boyutları (yuva boyutu, aralık) ve makara boyutları (göbek çapı, flanş çapı) EIA-481-1-B standartlarına uygundur. 7 inçlik bir makara maksimum 500 adet alabilir. Kalan partiler için minimum paketleme miktarı 100 adettir. Şerit, bileşenleri korumak için bir kapak bandı ile kapatılmıştır.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Termal Yönetim

Bu, en kritik tasarım faktörüdür. Çıkışın bağlantı sıcaklığına karşı yüksek hassasiyeti, etkili bir soğutma stratejisi gerektirir. Harici bir soğutucuya bağlı geniş bakır alan ve termal geçiş delikleri bulunan standart bir FR4 PCB veya bir Metal Çekirdekli PCB (MCPCB) kullanın. Amaç, LED bağlantısından ortam sıcaklığına olan termal direnci (R_{th j-a}) en aza indirmektir. Yüksek ortam sıcaklıkları için tasarım yaparken daima ileri akım düşürme eğrisine başvurun.

8.2 Elektriksel Sürüş

Kararlı çalışma için sabit akım sürücü zorunludur. Sürücü, seçilen binin ileri voltaj aralığını karşılarken istenen akımı (örneğin, 250mA veya 300mA) sağlayacak şekilde seçilmelidir. Termal yükü yönetmeye yardımcı olabilecek karartma veya görev döngülü çalışma için darbe genişlik modülasyonu (PWM) uygulamayı düşünün. Sürücünün ters polariteye ve voltaj dalgalanmalarına karşı korunduğundan emin olun.

8.3 Optik ve Malzeme Hususları

275 nm'deki UVC radyasyonu oldukça enerjiktir ve belirli plastikler, epoksiler ve yapıştırıcılar dahil birçok yaygın malzemeyi bozabilir. Optik yoldaki ve LED yakınındaki tüm malzemelerin (lensler, yansıtıcılar, contalar, kablo yalıtımı) uzun süreli UVC maruziyetine dayanıklı olduğundan emin olun. Koruyucu pencereler için tipik olarak kuvars cam kullanılır. Cilt ve gözlerin doğrudan UVC çıkışına maruz kalmasından kaçının.

9. Güvenilirlik ve Ömür

Veri sayfası, Oda Sıcaklığında Çalışma Ömrü (RTOL), Yüksek/Düşük Sıcaklıkta Depolama Ömrü (HTSL/LTSL), nemli ısı testi ve termal şok dahil kapsamlı bir güvenilirlik test planını özetler. Bu testler, çeşitli stres koşulları altında yıllarca süren işletimi simüle eder. Arıza kriterleri, ileri voltaj kaymasının %10'u aşması veya ışıma akısının başlangıç değerinin %50'sinin altına düşmesi olarak tanımlanır. Öngörülen saha ömrüne ulaşmak için, belirtilen sınırlar içinde uygun termal tasarım ve elektriksel çalıştırma esastır.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Geleneksel düşük basınçlı cıva lambalarına (254nm'de yayılım yapan) kıyasla, bu UVC LED'in birkaç avantajı vardır: anında açma/kapama, kompakt boyut, yönlü yayılım, sağlamlık (kırılgan cam yok, cıva yok) ve dalga boyu ayarlama potansiyeli. Diğer UVC LED'lere kıyasla, bu spesifik parçanın temel farklılaştırıcıları, 275nm dalga boyu, 250mA'de 37mW tipik çıkış ve 3.5x3.5mm paket formatının kombinasyonudur. Geniş 120 derecelik görüş açısı, uygulamanın optik tasarım gereksinimlerine bağlı olarak bir avantaj veya dezavantaj olabilir.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Radyant akı (mW) ile dezenfeksiyon etkinliği arasındaki fark nedir?
C: Radyant akı, toplam UVC optik gücüdür. Dezenfeksiyon etkinliği bu güce, emisyon spektrumuna (tepe dalga boyu), hedefe olan mesafeye, maruz kalma süresine ve ilgili mikroorganizmanın duyarlılığına bağlıdır. 275nm dalga boyu, geniş bir patojen yelpazesine karşı oldukça etkilidir.

Q: Bu LED'i sabit voltaj kaynağı ile sürebilir miyim?
A: Hayır. LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Sabit bir voltaj kaynağı akımı regüle etmez, bu da termal kaçak ve hızlı arızaya yol açar. Daima sabit akım sürücü kullanın.

Q: Gerekli soğutucuyu nasıl hesaplarım?
A: Toplam termal direnç yolunu belirlemeniz gerekiyor. Bağlantı noktasından lehime dirençle (R_{th j-s} = 12.3 K/W) başlayın. Termal arayüz malzemenizin, PCB'nizin ve harici soğutucunun termal direncini ekleyin. T_j = T_a + (P formülünü kullanarak_diss * R_{th j-a}), T'yi sağlayın_j maksimum ortam sıcaklığınız ve sürüş gücünüzde (P) 115°C'nin altında kalır_diss ≈ Ben_F * V_F).

S: Çıkış neden sıcaklığa bu kadar duyarlı?
A> This is a fundamental characteristic of semiconductor light sources, particularly in the ultraviolet range. Increased temperature increases non-radiative recombination within the semiconductor material, reducing the internal quantum efficiency and thus the light output.

12. Pratik Tasarım ve Kullanım Durumu

Durum: Taşınabilir Yüzey Sterilizasyon Çubuğu Tasarımı.
Bir tasarımcı, tezgahlar, klavyeler ve telefonlar gibi yüzeyleri dezenfekte etmek için taşınabilir bir değnek oluşturmak istiyor. Kompakt boyutu ve 275nm çıkışı nedeniyle LTPL-G35UV275PR LED'i seçiyor. Kaplama alanını artırmak için 4 LED'den oluşan bir dizi kullanmayı planlıyor. Her LED 250mA'de (tipik V_F=6.2V, P_diss=1.55W) sürülecek. Toplam sistem gücü ~6.2W'dır. ~6W'lık ısıyı dağıtmak için değneğin gövdesine kanatçıklı hafif bir alüminyum soğutucu entegre edilmiştir. Şarj edilebilir bir lityum-iyon pil ile çalışan sabit akımlı bir sürücü tasarlanmıştır. Bir güvenlik kilidi, LED'lerin yalnızca değnek bir yüzeyden doğru mesafede tutulduğunda aktifleşmesini sağlar. Optik tasarım, geniş bir sterilizasyon noktası oluşturmak için doğal 120 derecelik hüzme kullanır. Tasarımcı, tutarlı performans için X2 akı sınıfından (34-39mW) LED'leri seçer ve maruz kalma süresini (örneğin, 10 saniyelik döngüler) kontrol etmek için PWM kullanır.

13. Prensip Tanıtımı

UVC LED'ler, tipik olarak alüminyum galyum nitrür (AlGaN) gibi yarı iletken malzemelere dayanır. İleri yönde bir voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler yarı iletkenin aktif bölgesinde yeniden birleşerek enerjiyi fotonlar şeklinde salar. Bu fotonların dalga boyu, yarı iletken malzemenin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir. AlGaN katmanlarındaki alüminyum içeriği dikkatlice kontrol edilerek, bant aralığı UVC aralığında (200-280nm) ışık yayacak şekilde tasarlanabilir. 275nm emisyonu, hassas epitaksiyel büyütme süreçleri ile elde edilir. Üretilen UVC fotonları oldukça enerjiktir ve moleküler bağları kırabilir; bu durum en kritik olarak mikroorganizmaların DNA/RNA'sında gerçekleşerek onların çoğalmasını engeller.

14. Gelişim Eğilimleri

UVC LED alanı hızla gelişmektedir. Temel eğilimler şunları içerir:

• Artan Duvar-Fiş Verimliliği (WPE): Devam eden araştırmalar, elektriksel-optik güç dönüşüm verimliliğini artırmayı, böylece ısı üretimini ve sistem güç gereksinimlerini doğrudan azaltmayı hedefliyor.
• Daha Yüksek Çıkış Gücü: Tek bir vericiden veya daha küçük paketten daha yüksek ışınımsal akı sağlayan LED'lerin geliştirilmesi, daha kompakt ve güçlü dezenfeksiyon sistemlerini mümkün kılmaktadır.
• Daha Uzun Ömür (L70/B50): Malzemelerde, paketlemede ve ısıl yönetimdeki iyileştirmeler, çalışma ömrünü uzatarak LED'leri yüksek görev döngülü uygulamalarda geleneksel lambalarla rekabet edebilir hale getirmektedir.
• Maliyet Azaltımı: Üretim hacimleri arttıkça ve süreçler olgunlaştıkça, UVC çıkışının miliwatt başına maliyeti istikrarlı bir şekilde düşmekte ve uygulanabilir uygulamaların yelpazesini genişletmektedir.
• Dalga Boyu Optimizasyonu: Belirli patojenler ve uygulamalar için en uygun dalga boyu üzerine araştırmalar devam etmekte ve bu, sağlık hizmetleri, su ve hava arıtma için özel olarak tasarlanmış LED'lerin geliştirilmesine yol açabilmektedir.

Katı hal UVC kaynaklarına geçiş, form faktörü, güvenlik ve kontrol edilebilirlik açısından sahip oldukları doğal avantajlar nedeniyle net bir uzun vadeli trenddir.