ورقة بيانات سلسلة ELUA3535NU6 4W ثنائي باعث للضوء فوق البنفسجي من النوع A (UVA) - 3.75x3.75x2.6 مم - 3.6-4.8 فولت - 4 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة المنتج ELUA3535NU6 حلاً عالي الموثوقية قائم على السيراميك لثنائيات الإضاءة، مُصمم خصيصًا للتطبيقات المتطلبة للأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UVA). تم تصميم هذه السلسلة لتقديم أداء ثابت في البيئات التي تكون فيها المتانة واستقرار الخرج البصري أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذه السلسلة من بنائها القوي وتصميمها الكهربائي. يوفر استخدام ركيزة السيراميك من نتريد الألومنيوم (AlN) موصلية حرارية فائقة، وهو أمر أساسي لإدارة الحرارة الناتجة عن التشغيل عالي القدرة للأشعة فوق البنفسجية وضمان الموثوقية على المدى الطويل. يتضمن الجهاز حماية مدمجة من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) تصل إلى 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يعزز بشكل كبير متانة التعامل أثناء التجميع. علاوة على ذلك، يمتثل المنتج بالكامل لمعايير RoHS، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، واللوائح الخالية من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون)، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات المعايير البيئية الصارمة. التطبيقات المستهدفة هي في المقام الأول في القطاعات الصناعية والتجارية التي تتطلب إشعاع UVA، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر أنظمة التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية لتنقية الهواء والماء، وتنشيط المحفز الضوئي بالأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الأسطح، وإضاءة أجهزة الاستشعار المتخصصة بالأشعة فوق البنفسجية.

2. تحليل معمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعياً للمعايير التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. بالنسبة للأصناف ذات الطول الموجي 385 نانومتر، و395 نانومتر، و405 نانومتر، فإن الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 1250 مللي أمبير. من الجدير بالملاحظة أن الصنف ذو الطول الموجي 365 نانومتر له تصنيف تيار أقصى أقل وهو 700 مللي أمبير، وهو اعتبار تصميمي بالغ الأهمية. الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع (T_J) هو 105 درجة مئوية. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى الوسادة الحرارية (R_th) محددة بـ 4 درجة مئوية/واط. هذه المعلمة حيوية لتصميم إدارة الحرارة؛ على سبيل المثال، عند أقصى تيار مقنن، يمكن حساب ارتفاع درجة الحرارة من الوسادة إلى التقاطع. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة يتراوح من -10 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الضوئية والكهربائية

يوفر جدول رموز الطلب المقاييس الرئيسية للأداء للأصناف المختلفة للأطوال الموجية. يختلف التدفق الإشعاعي، وهو مقياس لإجمالي قدرة الخرج البصري في طيف الأشعة فوق البنفسجية، حسب الموديل. بالنسبة للإصدار 365 نانومتر (ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G)، فإن التدفق الإشعاعي النموذجي هو 1300 ميلي واط عند 700 مللي أمبير. بالنسبة لإصدارات 385 نانومتر، و395 نانومتر، و405 نانومتر، فإن التدفق الإشعاعي النموذجي هو 1475 ميلي واط عند 1000 مللي أمبير. الجهد الأمامي (V_F) لجميع الموديلات محدد ضمن نطاق يتراوح من 3.6 فولت إلى 4.8 فولت، ويتم قياسه عند تيارات الاختبار الخاصة بكل منها. يجب مراعاة هذا النطاق في تصميم دائرة السائق لضمان تنظيم التيار بشكل صحيح.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى فئات بناءً على ثلاثة معايير رئيسية لضمان الاتساق للمستخدم النهائي.

3.1 تصنيف الطول الموجي القصوي

يتم تصنيف ضوء الأشعة فوق البنفسجية المنبعث إلى أربع فئات طول موجي متميزة: U36 (360-370 نانومتر)، U38 (380-390 نانومتر)، U39 (390-400 نانومتر)، و U40 (400-410 نانومتر). قياس الطول الموجي القصوي له تسامح ±1 نانومتر. يسمح هذا التصنيف الدقيق للمصممين باختيار ناتج الطيف الدقيق المطلوب لتطبيقهم، مثل مطابقة طيف التنشيط لمحفز ضوئي محدد.

3.2 تصنيف التدفق الإشعاعي

يتم أيضًا تصنيف ناتج التدفق الإشعاعي. بالنسبة للطول الموجي 365 نانومتر، تتراوح الفئات من U1 (900-1000 ميلي واط) إلى U4 (1400-1600 ميلي واط). بالنسبة للأطوال الموجية 385-405 نانومتر، فإن الفئات هي U51 (1350-1600 ميلي واط) و U52 (1600-1850 ميلي واط). تسامح القياس هو ±10%. يتيح هذا النظام الاختيار بناءً على كثافة القدرة الضوئية المطلوبة.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تجميع الجهد الأمامي في ثلاث فئات: 3640 (3.6-4.0 فولت)، 4044 (4.0-4.4 فولت)، و 4448 (4.4-4.8 فولت)، ويتم قياسه عند تيار الاختبار المحدد (700 مللي أمبير لـ 365 نانومتر، 1000 مللي أمبير للآخرين) مع تسامح ±2%. يمكن أن تساعد معرفة فئة V_F في تحسين كفاءة مصدر الطاقة والتنبؤ بالحمل الحراري.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 الطيف والتدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار

تُظهر الرسوم البيانية للطيف قممًا متميزة لنماذج الأطوال الموجية المختلفة (365 نانومتر، 385 نانومتر، 395 نانومتر، 405 نانومتر)، مع عرض نطاق طيفي ضيق نسبيًا نموذجي لمصادر ثنائيات الإضاءة. يُظهر منحنى التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي علاقة شبه خطية بين تيار القيادة والخرج البصري حتى التيار المقنن، مما يشير إلى كفاءة جيدة ضمن نطاق التشغيل. يتوقف منحنى 365 نانومتر عند 700 مللي أمبير، مما يعكس تصنيف التيار الأقصى المنخفض الخاص به.

4.2 الخصائص الحرارية

الرسم البياني للتدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة الحرارة المحيطة أمر بالغ الأهمية. يُظهر أنه مع زيادة درجة الحرارة المحيطة (المقاسة عند الوسادة الحرارية)، ينخفض التدفق الإشعاعي. تأثير الانخفاض الحراري هذا هو خاصية أساسية لثنائيات الإضاءة. يختلف معدل الانخفاض قليلاً بين الأطوال الموجية ولكنه كبير، مما يؤكد على ضرورة وجود مشتت حراري فعال للحفاظ على الخرج. يُظهر منحنى الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض V_F مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو أمر مهم لاستقرار سائق التيار الثابت.

4.3 الجهد الأمامي وانزياح الطول الموجي القصوي

يُظهر منحنى الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي الشكل الأسي القياسي للديود. تُظهر منحنيات الطول الموجي القصوي مقابل التيار الأمامي ودرجة الحرارة المحيطة أن طول موجة الانبعاث القصوي يتحول قليلاً مع تغيرات تيار القيادة ودرجة الحرارة. يكون هذا الانزياح عادةً في حدود بضعة نانومترات وهو عامل مهم في التطبيقات التي تتطلب تحديدًا طيفيًا دقيقًا.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يتم إيواء ثنائي الإضاءة في غلاف جهاز مثبت على السطح (SMD) بأبعاد 3.75 مم (الطول) × 3.75 مم (العرض) × 2.6 مم (الارتفاع). يحدد الرسم البعدي جميع الأطوال الحرجة، بما في ذلك ارتفاع قبة العدسة ومواقع الوسادات. التسامح العام هو ±0.1 مم، وتسامح السماكة هو ±0.15 مم.

5.2 تكوين الوسادات والقطبية

يُظهر الرسم التخطيطي للجانب السفلي بوضوح تخطيط الوسادات. يتميز الغلاف بوسادات حرارية/كهربائية متعددة. الوسادة المركزية مخصصة بشكل أساسي لنقل الحرارة بكفاءة إلى المستوى النحاسي للوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الوسادات المحيطة مخصصة للتوصيل الكهربائي. يتم الإشارة إلى القطبية، حيث يتم تمييز وسادات الأنود والكاثود بوضوح لمنع التركيب العكسي أثناء التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 عملية لحام إعادة التدفق

الجهاز مناسب لعمليات تقنية التركيب السطحي (SMT) القياسية. تتضمن ورقة البيانات رسمًا بيانيًا لملف لحام إعادة التدفق، يشير إلى معدلات التسخين، والنقع، والذروة، والتبريد الموصى بها. تشمل التعليمات الرئيسية: لا ينبغي تنفيذ عملية إعادة التدفق أكثر من مرتين لتجنب الإجهاد الحراري غير الضروري على القطعة الداخلية والروابط. يجب تجنب الإجهاد الميكانيكي على جسم ثنائي الإضاءة أثناء التسخين. بعد اللحام، يجب تجنب ثني لوحة الدوائر المطبوعة لمنع تشقق وصلات اللحام أو الغلاف السيراميكي.

6.2 التخزين والتعامل

على الرغم من عدم تفصيلها صراحةً في المقتطف المقدم، بناءً على تصنيفات درجة حرارة التشغيل والتخزين (T_Stg: -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية)، يجب تخزين الأجهزة في بيئة جافة ومسيطر عليها بدرجة الحرارة. يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التعامل، على الرغم من وجود حماية مدمجة من التفريغ الكهروستاتيكي بقيمة 2 كيلو فولت.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 دوائر التطبيق النموذجية

في التصميم، يُعد سائق التيار الثابت إلزاميًا للتشغيل المستقر. يجب اختيار السائق لتقديم التيار المطلوب (700 مللي أمبير لـ 365 نانومتر، حتى 1000 مللي أمبير أو أكثر للآخرين، ضمن الحد الأقصى المطلق) ويجب أن يستوعب نطاق الجهد الأمامي للفئة المحددة. المشتت الحراري الكافي غير قابل للتفاوض. يجب أن تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على تخطيط محسن حرارياً مع مساحة نحاسية كبيرة متصلة بالوسادة الحرارية المركزية عبر فتحات متعددة لتبديد الحرارة إلى الطبقات الأخرى أو مشتت حراري خارجي.

7.2 اعتبارات التصميم

إدارة الحرارة:احسب درجة حرارة التقاطع المتوقعة باستخدام الصيغة T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss)، حيث P_diss≈ V_F* I_F. تأكد من بقاء T_Jأقل من 105 درجة مئوية.

التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 60 درجة حزمة عريضة نسبيًا. للتطبيقات المركزة، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) مصنوعة من مواد شفافة للأشعة فوق البنفسجية (مثل الكوارتز، البلاستيك المتخصص).

السلامة:يمكن أن يكون إشعاع UVA ضارًا للعيون والجلد. يجب دمج أغطية مناسبة، وملصقات تحذيرية، وأقفال أمان في تصميم المنتج النهائي.

8. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بثنائيات الإضاءة فوق البنفسجية البلاستيكية القياسية أو منخفضة القدرة، تتميز سلسلة ELUA3535NU6 من خلال غلافها السيراميكي، الذي يوفر أداءً حراريًا فائقًا وعمرًا أطول تحت ظروف القيادة العالية. يوفر التصنيف الصريح عبر ثلاثة معايير (الطول الموجي، التدفق، الجهد) مستوى من الاتساق والقابلية للاختيار وهو أمر أساسي للتطبيقات الصناعية حيث تكون قابلية تكرار العملية أمرًا أساسيًا. يتيح ناتج التدفق الإشعاعي العالي في غلاف مدمج تصميمات أنظمة أكثر إحكاما وقوة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: لماذا يحتوي إصدار 365 نانومتر على تيار أقصى أقل (700 مللي أمبير) من الآخرين (1250 مللي أمبير)؟

ج: هذا عادةً بسبب خصائص مادة أشباه الموصلات المختلفة وخصائص الكفاءة عند الأطوال الموجية الأقصر. قد تحتوي شريحة 365 نانومتر على جهود تشغيل أعلى أو خصائص حرارية مختلفة، مما يحد من تيار التشغيل الآمن لضمان الموثوقية ومنع التدهور المتسارع.

س: كيف أفسر قيمة "التدفق الإشعاعي النموذجي"؟

ج: القيمة "النموذجية" هي قيمة تمثيلية أو متوسطة من الإنتاج. لضمان أداء أدنى مضمون، يجب على المصممين استخدام قيمة "الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي" من جدول رموز الطلب أو الحد الأدنى لفئة التدفق الإشعاعي المحددة لحسابات دائرة وضمانات أداء نظامهم.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بمصدر جهد ثابت؟

ج: هذا غير موصى به بشدة. ثنائيات الإضاءة هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له تسامح ومعامل درجة حرارة سالب. يمكن أن يؤدي مصدر الجهد الثابت إلى هروب حراري، حيث يؤدي التيار المتزايد إلى التسخين، مما يخفض V_F، مما يتسبب في تدفق المزيد من التيار، مما قد يدمر الثنائي الباعث للضوء. استخدم دائمًا سائق تيار ثابت.

10. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم محطة معالجة بالأشعة فوق البنفسجية للمواد اللاصقة.

يحتاج أحد المصنعين إلى معالجة مادة لاصقة حساسة للأشعة فوق البنفسجية تنشط عند 395 نانومتر. يختارون ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G (فئة 390-400 نانومتر، فئة التدفق U51). يصممون مصفوفة من 10 ثنائيات إضاءة على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب ألومنيوم (MCPCB) لتبديد الحرارة الأمثل. يتم تشغيل كل ثنائي إضاءة عند 1000 مللي أمبير بواسطة وحدة سائق تيار ثابت مخصصة. يضمن التصميم الحراري بقاء درجة حرارة لوحة الدوائر المطبوعة تحت الثنائي الباعث للضوء أقل من 85 درجة مئوية للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة والحفاظ على خرج إشعاعي عالي. توفر زاوية 60 درجة العريضة تغطية جيدة لمنطقة المعالجة. يضمن الطول الموجي المتسق من التصنيف أداء معالجة موحد عبر جميع الوحدات المنتجة.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

تعمل ثنائيات الإضاءة فوق البنفسجية من النوع A (UVA) على نفس المبدأ الأساسي لثنائيات الإضاءة المرئية، بناءً على الإضاءة الكهربائية في تقاطع أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي المحدد لهذه الفوتونات (في نطاق UVA، 315-400 نانومتر) بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في بناء الشريحة، مثل نتريد ألومنيوم الغاليوم (AlGaN) أو أشباه الموصلات المركبة المماثلة. يعمل الغلاف السيراميكي كغلاف ميكانيكي قوي، وعازل كهربائي، ومسار حراري عالي الكفاءة لإزالة الحرارة من القطعة شبه الموصلة.

12. اتجاهات وتطورات الصناعة

يتم دفع سوق ثنائيات الإضاءة فوق البنفسجية من النوع A (UVA) من خلال استبدال مصابيح بخار الزئبق التقليدية في تطبيقات مثل التعقيم والمعالجة، مما يوفر فوائد مثل التشغيل/الإيقاف الفوري، وعمر أطول، وحجم أصغر، وعدم وجود مواد خطرة. تشمل الاتجاهات التحسين المستمر في كفاءة تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوئية (WPE)، مما يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة بصرية بشكل أكثر فعالية، مما يقلل من الحمل الحراري للنظام. هناك أيضًا تطور مستمر لزيادة كثافة قدرة الخرج من غلاف واحد وتحسين الموثوقية عند درجات حرارة تشغيل أعلى. علاوة على ذلك، فإن ضبط الطيف لمطابقة عمليات كيميائية محددة يتم بدؤها بالضوء هو مجال بحث نشط، مما يسمح بعمليات صناعية أكثر كفاءة وموجهة.