UVC LED LTPL-G35UVC275GS Veri Sayfası - 3.5x3.5mm - 5.0-7.0V - 275nm Tepe Dalga Boyu - 0.7W Maksimum Güç - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTPL-G35UVC275GS, özellikle sterilizasyon ve tıbbi uygulamalar için tasarlanmış yüksek performanslı bir ultraviyole-C (UVC) ışık yayan diyottur (LED). Bu ürün, cıva lambaları gibi geleneksel UV ışık kaynaklarına güvenilir ve enerji verimli bir alternatif sunarak, katı hal aydınlatma teknolojisinde önemli bir ilerlemeyi temsil eder. Cihaz, tipik olarak 275 nanometre civarında olan ve bakteri ve virüsler dahil mikroorganizmaları etkisiz hale getirmede oldukça etkili olan mikrop öldürücü dalga boyu aralığında çalışır.

Bu LED serisi, uzun çalışma ömrü, anında açma/kapama yeteneği ve kompakt form faktörü gibi LED teknolojisinin doğal avantajlarını, etkili dezenfeksiyon için gereken spesifik optik çıkışla birleştirir. Sterilizasyon ekipmanları, hava temizleyicileri, su arıtma sistemleri ve tıbbi cihazlar geliştiren mühendislere daha fazla tasarım özgürlüğü sağlar. Eski UV teknolojilerinin yerini alarak, cıva içermemesi nedeniyle daha düşük işletme maliyetleri, azaltılmış bakım gereksinimleri ve gelişmiş çevresel profillere sahip sistemlere katkıda bulunur.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu UVC LED'in birincil avantajları arasında entegre devre (IC) sürücü sistemleriyle uyumluluğu, RoHS (Tehlikeli Maddelerin Kısıtlanması) direktiflerine uygunluğu ve kurşunsuz yapısı yer alır. Bu özellikler, onu katı düzenleyici ve çevresel gereksinimleri olan modern elektronik ürünlere entegrasyon için uygun hale getirir. Hedef pazarlar, etkili ve güvenilir yüzey, hava veya su dezenfeksiyonunun kritik olduğu öncelikle sağlık hizmetleri, tüketici cihazları ve endüstriyel ekipman sektörleridir. Uygulamalar, taşınabilir sterilizatörler ve HVAC sistemlerinden özel tıbbi alet temizleyicilerine kadar uzanır.

2. Teknik Parametre Derinlemesine Analizi

LTPL-G35UVC275GS'in performansı, standart koşullar altında (Ta=25°C) ölçülen kapsamlı bir elektriksel, optik ve termal parametre seti ile tanımlanır. Bu parametreleri anlamak, güvenilirliği sağlamak ve istenen ışıma çıkışına ulaşmak için uygun devre tasarımı ve termal yönetim için çok önemlidir.

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, cihaza kalıcı hasar verebilecek stres sınırlarını tanımlar. Normal çalışma için tasarlanmamıştır. Maksimum güç dağılımı (Po) 0.7 Watt'tır; bu, LED'e zarar vermeden ısı ve ışığa dönüştürülebilecek toplam elektriksel güçtür. Maksimum sürekli ileri akım (IF) 100 miliamperdir (mA). Cihazın çalışma sıcaklığı aralığı (Topr) -40°C ila +80°C ve depolama sıcaklığı aralığı (Tstg) -40°C ila +100°C'dir. İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (Tj) 90°C'dir. Eklem sıcaklığını aşmak, LED arızasının ve hızlandırılmış lümen düşüşünün birincil nedenidir.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik performans parametreleridir. İleri voltaj (VF), 60mA test akımında minimum 5.0V ila maksimum 7.0V arasında değişir ve tipik değeri 5.5V'dur. Bu nispeten yüksek voltaj, geniş bant aralıklı yarı iletken malzemeleri nedeniyle UVC LED'lerin karakteristiğidir. UVC spektrumundaki toplam optik güç çıkışı olan ışıma akısı (Φe), 60mA'de tipik olarak 10.0 miliwatt'tır (mW). 20mA gibi daha düşük bir akımda 3.5 mW'ye düşer ve 100mA maksimum akımda 14.0 mW'ye ulaşır. Tepe dalga boyu (Wp) 265nm ila 280nm aralığında olmak üzere 275nm'de merkezlenmiştir ve onu en etkili mikrop öldürücü aralıkta (yaklaşık 260nm-280nm) konumlandırır. Görüş açısı (2θ1/2) geniş 120 derecedir ve geniş ışınım sağlar. Eklemden lehim noktasına termal direnç (Rth j-s) tipik olarak 38 K/W'dir ve ısının yarı iletken çipten karta ne kadar etkili transfer edildiğini gösterir. Termal yönetim için daha düşük bir değer daha iyidir.

3. Bin Kod Sistemi Açıklaması

Üretim varyasyonlarını hesaba katmak için LED'ler performans gruplarına ayrılır. Bu, tasarımcıların uygulamalarının spesifik ihtiyaçlarını karşılayan bileşenleri seçmelerine olanak tanır. LTPL-G35UVC275GS üç boyutlu bir gruplama sistemi kullanır.

3.1 İleri Voltaj (VF) Gruplandırması

LED'ler dört voltaj grubuna ayrılır: V1 (5.0V - 5.5V), V2 (5.5V - 6.0V), V3 (6.0V - 6.5V) ve V4 (6.5V - 7.0V), tümü IF=60mA'de ölçülür. Aynı voltaj grubundan LED'ler seçmek, birden fazla cihaz paralel olarak sürüldüğünde tutarlı akım dağılımı sağlar.

3.2 Işıma Akısı (Φe) Gruplandırması

Optik çıkış dört kategoriye ayrılır: X1 (7.0 - 8.0 mW), X2 (8.0 - 9.0 mW), X3 (9.0 - 10.0 mW) ve X4 (10.0 mW ve üzeri), IF=60mA'de ölçülür. Bu, öngörülebilir dezenfeksiyon performansı ve doz hesaplamasına olanak tanır.

3.3 Tepe Dalga Boyu (Wp) Gruplandırması

Tüm cihazlar, 265nm'den 280nm'ye uzanan tek bir dalga boyu grubu olan W1 içinde yer alır. 275nm civarındaki sıkı kontrol, UV ışığının DNA/RNA'yı bozma etkinliğinin bu bölgede zirve yapması nedeniyle optimal mikrop öldürücü etkinliği sağlar.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, cihazın değişen koşullar altındaki davranışını gösteren birkaç grafik sağlar. Bu eğriler, dinamik modelleme ve performans değiş tokuşlarını anlamak için gereklidir.

4.1 Göreceli Spektral Dağılım

Bu eğri, ultraviyole spektrumu boyunca yayılan ışığın yoğunluğunu gösterir. Tepe dalga boyunda merkezlenmiş dar emisyon bandını ve UVC aralığı dışında minimum emisyon olduğunu doğrular; bu, güvenlik ve etkinlik için önemlidir.

4.2 Işınım Deseni

Işınım karakteristik grafiği (genellikle bir kutupsal diyagram), 120 derecelik görüş açısını görselleştirir ve optik yoğunluğun merkezden (0 derece) kenarlara (±60 derece) nasıl azaldığını gösterir. Bu, düzgün ışınım elde etmek için optik tasarımı bilgilendirir.

4.3 Göreceli Işıma Akısı - İleri Akım Grafiği

Bu grafik, ışıma çıkışının sürücü akımıyla arttığını ancak doğrusal olmadığını gösterir. Artan ısı ve verimlilik düşüşü nedeniyle daha yüksek akımlarda doyma eğilimindedir. Bu, LED'i çıkış ve ömür arasında en iyi denge için optimal bir akımda sürmenin önemini vurgular.

4.4 İleri Voltaj - İleri Akım Grafiği

IV eğrisi, bir diyot için tipik olan voltaj ve akım arasındaki üstel ilişkiyi gösterir. Akım sınırlayıcı devre tasarlanırken çalışma noktasını belirlemek için kullanılır.

4.5 Sıcaklık Bağımlılık Eğrileri

Göreceli ışıma akısı ve ileri voltajın eklem sıcaklığının fonksiyonu olarak gösterildiği grafikler kritiktir. UVC LED çıkışı tipik olarak sıcaklık arttıkça azalır. İleri voltaj, sıcaklık arttıkça düşer. Bu ilişkiler, ortam dışı koşullarda veya yetersiz soğutucu ile çalışan tasarımlar için dikkate alınmalıdır.

4.6 İleri Akım Düşürme Eğrisi

Bu, güvenilirlik için en önemli grafiklerden biridir. Maksimum izin verilen ileri akımı, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak gösterir. Sıcaklık yükseldikçe, eklem sıcaklığının 90°C sınırını aşmasını önlemek için maksimum güvenli akım azalır. Bu eğri, soğutucu gereksinimlerini belirlemek için zorunludur.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

LED, yaklaşık 3.5mm x 3.5mm boyutlarında bir yüzey montaj cihazı (SMD) paketinde gelir. Ana hat çizimi, ayak izi tasarımı için kesin ölçümler sağlar. Paket, montaj sırasında yanlış yerleştirmeyi önlemek için net polarite işaretleri (tipik olarak bir katot göstergesi) içerir. Önerilen baskılı devre kartı (PCB) bağlantı pedi düzeni, uygun lehimleme ve termal bağlantıyı sağlamak için verilmiştir. Ped tasarımı, ısının LED'in termal pedinden (lehim noktası) PCB'nin bakır katmanlarına, birincil ısı yayıcı olarak hareket eden katmanlara aktarılması için çok önemlidir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

Uygun taşıma ve lehimleme, LED performansını ve güvenilirliğini korumak için hayati öneme sahiptir.

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz bir reflow profili önerilir. Ana parametreler arasında bir ön ısıtma aşaması (150-200°C, 60-120s), likidüs üzerinde geçirilen süre (217°C) 60-150 saniye ve 10-30 saniye tutulan 260°C (245°C önerilir) tepe sıcaklığı yer alır. Rampa yukarı ve soğutma hızları sırasıyla maksimum 3°C/s ve 6°C/s olacak şekilde kontrol edilmelidir. Hızlı bir soğutma işlemi önerilmez.

6.2 Temizleme ve Taşıma

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, sadece izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasal temizleyiciler, silikon lensi veya paket malzemesine zarar verebilir. LED'ler elektrostatik deşarja (ESD) karşı hassastır ve maksimum dayanma voltajı 2000V'dur (İnsan Vücut Modeli). Taşıma sırasında standart ESD önlemlerine uyulmalıdır.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

LED'ler, otomatik pick-and-place montajı için şerit ve makara üzerinde tedarik edilir. Şerit boyutları ve makara özellikleri (7 inç makara, 500 parçaya kadar) EIA-481-1-B standardına uygundur. Grup sınıflandırma kodu her paketleme torbasında işaretlenir, bu da partinin elektriksel ve optik karakteristiklerinin izlenebilirliğini sağlar.

8. Uygulama Önerileri ve Tasarım Hususları

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Birincil uygulama mikrop öldürücü cihazlardır: telefonlar veya küçük nesneler için yüzey dezenfektanları, kullanım noktası sistemleri için su sterilizasyon üniteleri, HVAC sistemlerinde veya taşınabilir hava temizleyicilerinde hava arıtma modülleri ve tıbbi veya diş aletleri için sterilizasyon odaları. Küçük boyutu, kompakt ve taşınabilir ürünlere entegrasyonu mümkün kılar.

8.2 Kritik Tasarım Hususları

Sürücü Devresi:Sabit optik çıkış sağlamak ve termal kaçakları önlemek için sabit voltaj kaynağı değil, sabit akım sürücüsü gereklidir. Sürücü, ayarlanan akımda gerekli voltajı (≥ VF maks) sağlayabilmelidir.

Termal Yönetim:Bu, UVC LED sistem tasarımının en kritik yönüdür. Yüksek termal direnç (38 K/W), eklemde ısının hızla biriktiği anlamına gelir. Özellikle maksimum akımda veya yakınında çalışırken eklem sıcaklığını 90°C'nin altında tutmak için bir metal çekirdekli PCB (MCPCB) veya diğer etkili bir termal yönetim çözümü zorunludur. Akım düşürme eğrisine uyulmalıdır.

Optik Tasarım:Geniş 120 derecelik ışın, UVC ışığını hedef yüzeye yönlendirmek ve verimli dezenfeksiyon sağlamak için reflektörler veya lensler gerektirebilir. Malzemeler UVC kararlı olmalıdır (örneğin, belirli sınıflarda alüminyum, PTFE, kuvars), çünkü birçok plastik UVC maruziyeti altında bozulur.

Güvenlik:UVC radyasyonu insan cildi ve gözleri için zararlıdır. Ürünler, kullanıcı maruziyetini önlemek için güvenlik kilitlemeleri, zamanlayıcılar ve koruyucular içermelidir. Uygun etiketleme gereklidir.

9. Güvenilirlik ve Ömür

Veri sayfası kapsamlı bir güvenilirlik test planı içerir. Oda Sıcaklığı Çalışma Ömrü (RTOL), Yüksek/Düşük Sıcaklık Çalışma Ömrü (HTOL/LTOL) ve sıcaklık döngüsü gibi testler 3000 saate kadar gerçekleştirilir. Arıza kriterleri, ileri voltajda %10'u aşan bir kayma, ışıma akısında başlangıç değerinin %50'sinin altına düşme veya tepe dalga boyunda ±2nm ötesinde bir kayma olarak tanımlanır. Bu testler, ürünün çeşitli çevresel stresler altındaki sağlamlığını doğrular ve spesifikasyonlar dahilinde kullanıldığında uzun çalışma ömrü iddialarını destekler.

10. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Geleneksel cıva bazlı UVC lambalarla karşılaştırıldığında, bu LED önemli avantajlar sunar: anında başlatma (ısınma süresi yok), tehlikeli cıva içeriği yok, daha uzun ömür, kompakt boyut ve dijital karartılabilirlik. Diğer UVC LED'lerle karşılaştırıldığında, optik gücünün (60mA'de tipik 10mW), dalga boyunun (275nm) ve paket boyutunun (3.5x3.5mm) spesifik kombinasyonu, onu çıkış ve form faktörü dengesi gerektiren uygulamalar için konumlandırır. Detaylı gruplama sistemi, yüksek hacimli üretim için öngörülebilirlik sağlar.

11. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Hangi sürücü voltajına ihtiyacım var?

C: Sabit akım sürücünüzün çıkış voltajı uyumluluğu, kullandığınız LED grubunun maksimum ileri voltajından (VF maks) tipik olarak 7.0V'dan ve izler ile bağlantılardaki kayıplar için biraz marjdan daha yüksek olmalıdır.

S: Dezenfeksiyon dozunu nasıl hesaplarım?

C: Doz (santimetre kare başına Joule, J/cm²), ışınım (birim alan başına optik güç, W/cm²) ve maruz kalma süresinin (saniye) çarpımıdır. Hedef yüzeydeki ışınımı, LED'in ışıma akısı, ışın açısı, mesafe ve optiklerine dayanarak ölçmeli veya hesaplamalısınız. Bunu, hedef patojeninizi etkisiz hale getirmek için gereken dozla karşılaştırın.

S: Onu sürekli olarak 100mA'de sürebilir miyim?

C: Eklem sıcaklığının 90°C'nin altında kalacağını garanti edebiliyorsanız, ancak o zaman 100mA'de sürebilirsiniz; bu da olağanüstü termal yönetim gerektirir. Akım düşürme eğrisine bakın; yüksek ortam sıcaklıklarında maksimum izin verilen akım önemli ölçüde daha düşüktür.

S: İleri voltaj neden bu kadar yüksek?

C: UVC LED'ler, çok geniş bir bant aralığına sahip alüminyum galyum nitrür (AlGaN) yarı iletkenlerine dayanır; bu da doğası gereği, elektronları aralık boyunca uyarmak ve kısa dalga boylu fotonlar üretmek için daha yüksek bir voltaj gerektirir.

12. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Vaka: Taşınabilir Su Sterilizatör Şişesi Tasarımı.Bir tasarımcı, 500ml suyu 60 saniyede sterilize edebilen bir şişe yaratmayı amaçlamaktadır. LTPL-G35UVC275GS (X3 grubu, 9-10mW) kullanarak 4 LED kullanmayı planlamaktadır. Toplam ışıma akısı ~36-40mW'dir. Su, ince bir odacıkta LED'lerin yanından dolaştırılır. %50 optik bağlaşım verimliliği ve yaygın bakteriler için gerekli UV dozu 40 mJ/cm² varsayılarak, gerekli odacık yüzey alanı ve akış hızı hesaplanır. LED başına 60mA'ye ayarlanmış, 9V çıkış kapasiteli bir sabit akım sürücüsü seçilir. Bir dakikalık döngü sırasında ısıyı yönetmek ve eklem sıcaklığını sınırlar içinde tutmak için LED MCPCB ile entegre edilmiş küçük bir alüminyum soğutucu kullanılır. Güvenlik özellikleri arasında kapak kilitleme anahtarı ve opak dış kabuk bulunur.

13. Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bir UVC LED, bir yarı iletken p-n eklem diyotudur. İleri bir voltaj uygulandığında, elektronlar eklem boyunca enjekte edilir ve aktif bölgedeki deliklerle yeniden birleşir. Bir UVC LED'de, yarı iletken malzemenin (AlGaN) enerji bant aralığı çok büyüktür (~4.5 elektron volt). Yeniden birleşme meydana geldiğinde, bu enerji bir foton (ışık parçacığı) şeklinde salınır. Bu fotonun dalga boyu, bant aralığı enerjisiyle ters orantılıdır (λ = hc/Eg). ~4.5 eV'lik bir bant aralığı, yaklaşık 275 nanometre dalga boyuna karşılık gelir; bu da UVC aralığındadır. Bu yüksek enerjili ışık, mikroorganizmaların DNA ve RNA'sı tarafından emilir, replikasyonu engelleyen timin dimerlerine neden olur ve böylece patojeni etkisiz hale getirir.

14. Teknoloji Trendleri ve Gelişmeler

UVC LED alanı hızla gelişmektedir. Ana trendler şunlardır:

Artırılmış Duvardan Fişe Verimliliği (WPE):Araştırmalar, iç kuantum verimliliğini (kaç elektronun foton ürettiği) ve ışık çıkarma verimliliğini (fotonların çipten çıkması) iyileştirmeye odaklanmıştır; bu da belirli bir elektriksel giriş için ışıma akısını doğrudan artırır, sistem gücünü ve termal yükü azaltır.

Daha Uzun Dalga Boyları >280nm:~275nm mikrop öldürücü eylem için optimal olsa da, biraz daha uzun dalga boylarında (örneğin, 280-285nm) yayan LED'ler, önemli dezenfeksiyon yeteneğini korurken daha yüksek çıkış gücü ve verimliliği sunabilir; bu da tasarımcılar için değiş tokuş seçenekleri yaratır.

Geliştirilmiş Ömür ve Güvenilirlik:Çip tasarımı, paketleme malzemeleri (özellikle UVC kararlı kapsülleyiciler) ve termal yönetimdeki ilerlemeler, UVC LED'lerin çalışma ömrünü (L70, başlangıç çıkışının %70'ine ulaşma süresi) istikrarlı bir şekilde artırmakta ve onları sürekli çalışma uygulamaları için daha uygun hale getirmektedir.

Azaltılmış Maliyet:Üretim hacimleri arttıkça ve verimlilik iyileştikçe, UVC optik gücünün miliwatt başına maliyeti düşmekte ve LED teknolojisinin profesyonelden tüketici ürünlerine kadar daha fazla pazar segmentinde benimsenmesini hızlandırmaktadır.