LTPL-G35UVC275GC UVC LED Teknik Veri Sayfası - 3.5x3.5mm - 5.7V Tipik - 275nm - 19mW Tipik - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

LTPL-G35UVC ürün serisi, sterilizasyon ve tıbbi uygulamalar için tasarlanmış, gelişmiş ve enerji verimli bir katı hal ışık kaynağını temsil eder. Bu teknoloji, Işık Yayan Diyotların (LED) doğasında bulunan uzun çalışma ömrü ve yüksek güvenilirliğini, etkili mikrop öldürücü çıktı ile birleştirerek geleneksel ultraviyole ışık kaynaklarına meydan okur. Tasarım esnekliği sağlar ve UVC dezenfeksiyon çözümleri için yeni olanaklar sunar.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu UVC LED, etkili mikrobiyal inaktivasyon gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Temel avantajları arasında, geleneksel cıva buharlı lambalara kıyasla daha yüksek enerji verimliliği ve daha uzun ömür sayesinde önemli ölçüde daha düşük işletme ve bakım maliyetleri yer alır. Cihaz, küresel çevre düzenlemeleriyle uyumlu olarak RoHS uyumlu ve kurşunsuzdur. Ayrıca IC uyumludur ve modern elektronik kontrol sistemlerine entegrasyonu kolaylaştırır. Hedef pazarlar, tıbbi cihaz sterilizasyonu, su ve hava arıtma sistemleri ile yüzey dezenfeksiyon ekipmanlarını kapsar.

2. Teknik Parametreler: Derinlemesine Nesnel Yorum

2.1 Mutlak Maksimum Değerler

Cihazı bu sınırların ötesinde çalıştırmak kalıcı hasara neden olabilir. Maksimum güç dağılımı (Po) 1.1 W'dır. Mutlak maksimum DC ileri akım (IF) 150 mA'dır. Cihaz, -40°C ila +80°C arasındaki ortam sıcaklığı (Topr) aralığında çalışabilir ve -40°C ila +100°C arasında saklanabilir (Tstg). İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (Tj) 105°C'dir. Ters polarma koşullarında uzun süreli çalışma, bileşen arızasına yol açabileceğinden tavsiye edilmez.

2.2 Ta=25°C'de Elektro-Optik Karakteristikler

Temel performans parametreleri, 120mA'lık standart test akımında ölçülür. İleri voltaj (Vf) tipik olarak 5.7V'dir, minimum 5.0V ve maksimum 7.5V'dir. Toplam optik güç çıktısını temsil eden ışıma akısı (Φe) tipik olarak 19 mW, minimum 14 mW'dır. Tepe dalga boyu (λp), etkili dezenfeksiyon için DNA/RNA emilim tepe noktasını hedefleyerek, UVC spektrumunda 265 nm ile 280 nm aralığında merkezlenmiştir. Eklemden lehim noktasına termal direnç (Rth j-s) tipik olarak 24 K/W'dır ve uygun termal yönetim ihtiyacını gösterir. Görüş açısı (2θ1/2) tipik olarak 120 derecedir. Cihaz, 2000V'a (İnsan Vücut Modeli) kadar elektrostatik deşarja (ESD) dayanabilir.

2.3 Termal Karakteristikler

Etkili bir soğutucu, performans ve uzun ömür için kritik öneme sahiptir. Belirtilen 24 K/W'lık termal direnç (Rth j-s), 2.0 x 2.0 x 0.17 cm alüminyum Metal Çekirdekli Baskılı Devre Kartı (MCPCB) kullanılarak ölçülmüştür. Maksimum 105°C eklem sıcaklığının aşılması, ışık akısı düşüşünü hızlandıracak ve felaket niteliğinde bir arızaya yol açabilecektir. Tasarımcılar, eklemi güvenli sınırlar içinde tutmak için uygulanan güç ve ortam koşullarına dayanarak gerekli soğutma çözümünü hesaplamalıdır.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Uygulama tasarımında tutarlılığı sağlamak için LED'ler performans sınıflarına ayrılır.

3.1 İleri Voltaj (Vf) Sınıflandırması

LED'ler, 120mA'de beş voltaj sınıfına (V1'den V5'e) ayrılır; her biri 5.0V'dan 7.5V'a kadar 0.5V kapsar. Her sınıf için tolerans ±0.1V'dır. Bu, tasarımcıların paralel konfigürasyonlarda kararlı çalışma için benzer voltaj düşüşüne sahip LED'leri seçmesine veya sürücü gereksinimlerini doğru bir şekilde tahmin etmesine olanak tanır.

3.2 Işıma Akısı (Φe) Sınıflandırması

Optik çıktı, 120mA'de dört akı sınıfına (X1'den X4'e) ayrılır. X1 14-17 mW, X2 17-20 mW, X3 20-23 mW'ı kapsar ve X4 23 mW ve üzeri cihazları içerir. Tolerans ±%7'dir. Işıma akısı, sterilizasyon etkinliğini doğrudan etkilediğinden, bu sınıflandırma hassas doz kontrolü gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

3.3 Tepe Dalga Boyu (Wp) Sınıflandırması

Tüm cihazlar, 265 nm ile 280 nm arasını kapsayan ve ölçüm toleransı ±3 nm olan tek bir dalga boyu sınıfı olan W1 içine düşer. Sınıf kodu, izlenebilirlik için ambalaj torbası üzerinde işaretlenmiştir.

4. Performans Eğrisi Analizi

4.1 Bağıl Işıma Akısı - İleri Akım İlişkisi

Optik çıktı, akımla süper-doğrusal olarak artar. Daha yüksek akımlarda (mutlak maksimum 150mA'ya kadar) sürüldüğünde daha fazla çıktı elde edilir, ancak bu aynı zamanda termal kaçak ve hızlanmış bozulmayı önlemek için yönetilmesi gereken önemli ölçüde daha fazla ısı üretir.

4.2 Bağıl Spektral Dağılım

Spektral çıktı eğrisi, UVC aralığında merkezlenmiş dar bir emisyon bandı gösterir. 265-280 nm sınıfı içindeki kesin tepe dalga boyu, farklı patojenlerin biraz değişen emilim spektrumlarına sahip olması nedeniyle, mikrobiyal inaktivasyon verimliliğini etkiler.

4.3 İleri Akım - İleri Voltaj (I-V Eğrisi) İlişkisi

Bu eğri, diyodun voltaj ve akım arasındaki üstel ilişkisini gösterir. Sabit akım sürücüleri tasarlamak için esastır, çünkü voltajdaki küçük bir değişiklik, hem ışık çıktısını hem de cihaz sıcaklığını etkileyen büyük bir akım değişikliğine neden olabilir.

4.4 Bağıl Işıma Akısı - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

UVC LED verimliliği sıcaklığa karşı oldukça hassastır. Işıma akısı, eklem sıcaklığı yükseldikçe azalır. Bu grafik, güç düşümünü nicelendirir ve cihazın ömrü boyunca tutarlı optik performans için düşük bir eklem sıcaklığının korunmasının kritik önemini vurgular.

4.5 Işınım Deseni

Kutupsal diyagram, tipik 120 derecelik görüş açısını gösterir ve yayılan UVC radyasyonunun uzaysal dağılımını gösterir. Bu, mikrop öldürücü ışığı hedef yüzeye veya hacme etkili bir şekilde yönlendirmek için optik veya reflektörler tasarlamak için önemlidir.

4.6 İleri Akım Güç Düşüm Eğrisi

Bu eğri, ortam sıcaklığının bir fonksiyonu olarak izin verilen maksimum ileri akımı tanımlar. Ortam sıcaklığı arttıkça, eklem sıcaklığının 105°C'yi aşmasını önlemek için maksimum güvenli çalışma akımı azaltılmalıdır.

4.7 İleri Voltaj - Eklem Sıcaklığı İlişkisi

İleri voltajın negatif bir sıcaklık katsayısı vardır; eklem sıcaklığı arttıkça azalır. Bu özellik bazen kapalı döngü termal yönetim sistemlerinde dolaylı sıcaklık izleme için kullanılabilir.

5. Mekanik ve Paket Bilgisi

5.1 Dış Ölçüler

Paketin ayak izi yaklaşık 3.5mm x 3.5mm'dir. Aksi belirtilmedikçe tüm ölçülerin toleransı ±0.2mm'dir. PCB lehim pedi tasarımı için kesin mekanik çizime başvurulmalıdır.

5.2 Polarite Tanımlama ve Ped Tasarımı

Güvenilir lehimleme ve termal bağlantıyı sağlamak için önerilen baskılı devre kartı bağlantı pedi düzeni sağlanmıştır. Anot ve katot pedleri açıkça belirlenmiştir. Bu ped desenine uyulması, LED ekleminden PCB'ye uygun hizalama, elektriksel bağlantı ve ısı transferi için kritik öneme sahiptir.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Profili

Kurşunsuz bir reflow profili önerilir. Temel parametreler şunlardır: maksimum 260°C tepe sıcaklığı (Tp) (245°C önerilir), 217°C'nin üzerinde geçen süre (tL) 60-150 saniye arası. Ön ısıtma sıcaklığı 60-120 saniye için 150-200°C arasında olmalıdır. Isınma hızı saniyede 3°C'yi, soğuma hızı saniyede 6°C'yi aşmamalıdır. 25°C'den tepe sıcaklığına toplam süre 8 dakikanın altında olmalıdır. Hızlı soğutma işlemi önerilmez.

6.2 El Lehimleme ve Genel Notlar

El lehimlemesi gerekliyse, havya ucu sıcaklığı 300°C'yi aşmamalı ve temas süresi maksimum 2 saniye ile sınırlandırılmalıdır, sadece bir işlem için. Reflow lehimleme üç kereden fazla yapılmamalıdır. Tüm sıcaklık referansları paket gövdesinin üst tarafı içindir. Daldırma lehimleme kullanımı garanti edilmez. Lehimleme profili, kullanılan spesifik lehim pastasına göre ayarlanması gerekebilir.

6.3 Temizlik

Lehimlemeden sonra temizlik gerekliyse, sadece izopropil alkol gibi alkol bazlı çözücüler kullanılmalıdır. Belirtilmemiş kimyasal temizleyiciler LED paket malzemesine ve optik özelliklere zarar verebilir.

7. Paketleme ve Sipariş Bilgisi

7.1 Şerit ve Makara Özellikleri

LED'ler, bir kapak bandı ile kapatılmış kabartmalı taşıyıcı şerit üzerinde, 7 inçlik makaralara sarılı olarak tedarik edilir. Standart bir makara maksimum 500 adet içerir, kalanlar için minimum paketleme miktarı 100 adettir. Paketleme EIA-481-1-B spesifikasyonlarına uygundur. Şeritte ardışık en fazla iki eksik bileşene izin verilir.

8. Uygulama Önerileri

8.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Bu UVC LED, çeşitli mikrop öldürücü uygulamalar için uygundur: tıbbi ve laboratuvar ekipmanlarındaki yüzeylerin dezenfeksiyonu, aletlerin sterilizasyonu, noktasal kullanım veya küçük ölçekli uygulamalar için su arıtma sistemleri ve HVAC sistemlerinde veya taşınabilir cihazlarda hava arıtma. Katı hal yapısı, cıva lambalarının pratik olmadığı pil ile çalışan veya kompakt tasarımlar için idealdir.

8.2 Tasarım Hususları

Sürme Yöntemi:LED'ler akım kontrollü cihazlardır. Kararlı ışık çıktısı sağlamak ve termal kaçağı önlemek için sabit akımlı bir sürücü zorunludur. Birden fazla LED bağlanırken, akım tekdüzeliği için seri bağlantı tercih edilir. Paralel bağlantı kaçınılmazsa, cihazlar arasındaki hafif Vf varyasyonlarını telafi etmek için her dal için ayrı akım sınırlayıcı dirençler veya ayrı sürücüler şiddetle önerilir.
Termal Yönetim:Bu, en kritik tasarım faktörüdür. Eklem sıcaklığını mümkün olduğunca düşük tutmak, ideal olarak maksimum ömür ve çıktı kararlılığı için 85°C'nin altında tutmak için uygun bir MCPCB veya diğer etkili soğutma yöntemi kullanın. Lehim noktasından ortama olan termal yol dikkatlice tasarlanmalıdır.
Optik Tasarım:120 derecelik görüş açısını göz önünde bulundurun. Odaklanmış uygulamalar için, kuvars veya özel plastikler gibi UVC geçirgen malzemelerden yapılmış ikincil optikler (lensler veya reflektörler) gerekebilir. Optik yoldaki tüm malzemelerin UVC bozulmasına dayanıklı olduğundan emin olun.
Güvenlik:UVC radyasyonu insan cildi ve gözleri için zararlıdır. Muhafazalar, çalışma sırasında herhangi bir UVC ışığı sızıntısını önlemelidir. Gerektiğinde güvenlik kilitleme sistemleri ve uyarı etiketleri ekleyin.

9. Güvenilirlik ve Ömür

9.1 Güvenilirlik Test Planı

Ürün kapsamlı bir güvenilirlik test rejiminden geçer: 120mA'de 3000 saat ve 150mA'de 1000 saat Oda Sıcaklığı Çalışma Ömrü (RTOL); 100°C ve -40°C'de 1000 saat Yüksek ve Düşük Sıcaklık Depolama Ömrü (HTSL/LTSL); 60°C/%90 RH'de 1000 saat Yüksek Sıcaklık & Nem Depolama (WHTSL); ve -30°C'den 85°C'ye 100 döngü Çalışmayan Termal Şok (TS). Ömür testleri, LED'in 90x70x4mm metal bir soğutucuya monte edilmesiyle gerçekleştirilir.

9.2 Arıza Kriterleri

Testten sonra, 120mA'deki ileri voltaj (Vf) başlangıç değerinden ±%10'dan fazla değişirse veya 120mA'deki ışıma akısı (Φe) başlangıç değerinin %50'sinin altına düşerse, bir cihaz arızalı kabul edilir.

10. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Tipik optik güç çıktısı nedir?
C: 120mA sürme akımı ve 25°C'de, tipik ışıma akısı 19 mW'dır, cihazlar 14 mW (min) ile 23 mW ve üzeri arasında sınıflandırılır.

S: Bu LED'i nasıl sürmeliyim?
C: Sabit akımlı bir sürücü kullanmalısınız. Mutlak maksimum akım 150mA'dır. Tipik bir çalışma noktası, tipik 5.7V ileri voltaj sağlayan 120mA'dir. Akım sınırlaması olmadan doğrudan bir voltaj kaynağına bağlamayın.

S: Termal yönetim neden bu kadar önemli?
C: UVC LED verimliliği sıcaklıkla önemli ölçüde düşer (bkz. Bağıl Işıma Akısı - Eklem Sıcaklığı eğrisi). Yüksek eklem sıcaklıkları ayrıca cihazın çalışma ömrünü büyük ölçüde azaltır. Güvenilir performans için uygun soğutma vazgeçilmezdir.

S: Bunu su sterilizasyonu için kullanabilir miyim?
C: Evet, su arıtma için uygundur. 265-280 nm dalga boyu, bakterilere, virüslere ve protozoalara karşı etkilidir. Tasarım, UVC ışığının suya etkili bir şekilde nüfuz etmesini sağlamalı ve LED paketi ortamdan uygun şekilde yalıtılmalıdır.

S: Bu bileşeni kaç kez reflow lehimleyebilirim?
C: Önerilen maksimum üç reflow döngüsüdür. El lehimlemesi sadece bir kez yapılmalı, süre ve sıcaklık konusunda katı sınırlara uyulmalıdır.

11. Tasarım ve Kullanım Senaryosu Örneği

Senaryo: Taşınabilir bir yüzey dezenfeksiyon çubuğu tasarlama.
1. Elektriksel Tasarım:LED için gereken ~5.7V'a dönüştürmek için 120mA'ye ayarlanmış bir yükseltici sabit akım sürücü devresi ile lityum-iyon pil (nominal 3.7V) kullanın. Sürücü, pil voltajını verimli bir şekilde dönüştürmelidir. 2.Termal Tasarım:LED'i küçük, kanatlı bir alüminyum soğutucuya monte edin. Tipik 30-60 saniyelik çalışma döngüsü sırasında Tj'nin 85°C'nin altında kalmasını sağlamak için tüm yolun (eklemden-lehime, lehimden-soğutucuya, soğutucudan-ortama) termal direnci hesaplanmalıdır. Çubuk uzun süreli kullanım için tasarlanmışsa aktif soğutma (küçük bir fan) düşünün. 3.Mekanik/Optik Tasarım:LED ve soğutucuyu bir çubuk başlığına yerleştirin. 120 derecelik ışını hedef yüzeyde daha yüksek ışınım için daha küçük bir noktaya odaklamak için bir kuvars lens kullanın. Muhafaza, kullanıcıya herhangi bir UVC sızıntısını tamamen engellemelidir. 4.Güvenlik Özellikleri:LED'in açılması için bir yüzeyle temas halinde olması gereken bir yakınlık sensörü veya fiziksel koruyucu ekleyin. Her aktivasyon için maruz kalma süresini sınırlamak için bir zamanlayıcı dahil edin.

12. Teknoloji Tanıtımı ve Trendler

12.1 Çalışma Prensibi

UVC LED'ler, elektrik akımı üzerlerinden geçtiğinde 200-280 nanometre aralığında ışık yayan yarı iletken cihazlardır. Bu emisyon, cihazın aktif bölgesi içindeki elektronların elektron delikleriyle yeniden birleşmesi ve enerjiyi foton formunda serbest bırakmasıyla meydana gelir. Spesifik dalga boyu, kullanılan yarı iletken malzemelerin bant aralığı enerjisi tarafından belirlenir, tipik olarak UVC için alüminyum galyum nitrür (AlGaN) bazlı bileşikler kullanılır. Yayılan UVC radyasyonu, mikroorganizmaların DNA ve RNA'sına zarar vererek ve çoğalmalarını engelleyerek onları etkisiz hale getirir.

12.2 Gelişim Trendleri

UVC LED pazarı, tarihsel olarak görünür LED'lerden daha düşük olan duvar prizi verimliliğini (elektriksel güç girişi başına optik güç çıktısı) artırmaya odaklanmıştır. Epitaksiyel büyüme, çip tasarımı ve paket çıkarma verimliliğindeki iyileştirmeler, etkinliği istikrarlı bir şekilde yükseltmektedir. Bir diğer önemli trend, çip başına ve paket başına çıktı gücünü artırarak daha kompakt ve güçlü dezenfeksiyon sistemlerini mümkün kılmaktır. Yüksek akım, yüksek sıcaklık çalışma koşullarında cihaz ömrünü ve güvenilirliğini iyileştirmek için araştırmalar devam etmektedir. Üretim ölçeği ve verim iyileştirmesi yoluyla maliyet düşürme, geleneksel cıva lamba teknolojisine karşı daha geniş pazar benimsenmesi için kritik bir itici güç olmaya devam etmektedir.