ورقة بيانات LED UVA من نوع ELUA2016OGB - الأبعاد 2.04x1.64x0.75 مم - الجهد 3.0-4.0 فولت - الطاقة 0.2 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة منتجات ELUA2016OGB حلاً عالي الموثوقية قائم على السيراميك، مُصمم خصيصًا لتطبيقات الأشعة فوق البنفسجية (UVA). تم تصميم هذه السلسلة لتقديم أداء ثابت في البيئات الصعبة، مستفيدةً من حزمة سيراميك الألومينا (Al₂O₃) القوية لإدارة حرارية فائقة وعمر أطول. يتموضع هذا المنتج بشكل أساسي ضمن شريحة الطاقة المنخفضة إلى المتوسطة من UVA، مستهدفًا التطبيقات التي يكون فيها عامل الشكل المدمج والموثوقية والإخراج الطيفي المحدد أمرًا بالغ الأهمية. تشمل مزاياه الأساسية مساحة صغيرة جدًا تبلغ 2.04 مم × 1.64 مم، مما يجعله مناسبًا للتصاميم المحدودة المساحة، وحماية ESD مدمجة تعزز المتانة، والامتثال لمعايير السلامة والبيئة الرئيسية بما في ذلك RoHS وREACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين. الأسواق المستهدفة متنوعة، تشمل الإلكترونيات الاستهلاكية وأنظمة المعالجة الصناعية ومعدات الكشف المتخصصة.₂O₃2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تعمل سلسلة ELUA2016OGB ضمن نطاق تيار أمامي (I_F)، مع تصنيف أقصى للتيار المستمر يبلغ 100 مللي أمبير ونقطة تشغيل نموذجية تبلغ 60 مللي أمبير. يتم تحديد الجهد الأمامي (V_F) بين 3.0 فولت و4.0 فولت عند تيار التشغيل هذا البالغ 60 مللي أمبير، وهي معلمة أساسية لتصميم دائرة القيادة. يختلف التدفق الإشعاعي، الذي يقيس قوة الخرج البصرية بالمللي واط (mW)، حسب الموديل. على سبيل المثال، يبلغ الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي لمتغير 360-370 نانومتر 50 مللي واط، ونموذجي 80 مللي واط، وأقصى 110 مللي واط. يبدأ موديل 380-390 نانومتر من 65 مللي واط، بينما يبدأ موديلا 390-400 نانومتر و400-410 نانومتر من 70 مللي واط. يتم تعريف مجموعات الطول الموجي القصوى بوضوح: المجموعة U36 (360-370 نانومتر)، U38 (380-390 نانومتر)، U39 (390-400 نانومتر)، وU40 (400-410 نانومتر)، مع تسامح قياس يبلغ ±1 نانومتر.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة والخصائص الحرارية_Fلضمان موثوقية الجهاز، يجب عدم تجاوز التصنيفات القصوى المطلقة. درجة حرارة التقاطع القصوى (T_j) هي 105 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل (T_opr) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ونطاق مماثل لدرجة حرارة التخزين (T_stg). تبلغ مقاومة ESD القصوى (نموذج جسم الإنسان) 2000 فولت، مما يوفر مستوى جيدًا من الحماية ضد التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل والتجميع. يعد التصميم الحراري السليم ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من حدها الأقصى، حيث أن تجاوزها سيسرع التدهور ويقلل من العمر التشغيلي._F3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف شامل لتصنيف مصابيح LED بناءً على معايير الأداء الرئيسية، مما يضمن الاتساق للمستخدم النهائي.

3.1 تصنيف التدفق الإشعاعي_Jيتم تصنيف التدفق الإشعاعي وفقًا لمجموعة الطول الموجي القصوى. لمجموعة 365 نانومتر (U36)، يغطي رمز التصنيف R1 نطاق 50-75 مللي واط ويغطي R2 نطاق 75-110 مللي واط. لمجموعة 385 نانومتر (U38)، يغطي R4 نطاق 65-85 مللي واط ويغطي R5 نطاق 85-110 مللي واط. لمجموعتي 395-405 نانومتر (U39/U40)، يغطي R5 نطاق 70-90 مللي واط ويغطي R6 نطاق 90-110 مللي واط. ينطبق تسامح قياس يبلغ ±10%._{3.2 تصنيف الطول الموجي القصوى}كما ذُكر، يتم تجميع الطول الموجي القصوى في أربع مجموعات رئيسية: U36، U38، U39، وU40، تتوافق مع نطاقات 10 نانومتر بدءًا من 360 نانومتر. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات الإخراج الطيفي الدقيق المطلوب لتطبيقهم، مثل المعالجة المثلى لراتنجات معينة أو الحساسية القصوى للكاشفات._{3.3 تصنيف الجهد الأمامي}يتم تصنيف الجهد الأمامي بزيادات 0.2 فولت من 3.0 فولت إلى 4.0 فولت (على سبيل المثال، 3032 لـ 3.0-3.2 فولت، 3234 لـ 3.2-3.4 فولت، إلخ). يتم تعريف هذا التصنيف عند تيار التشغيل القياسي البالغ 60 مللي أمبير مع تسامح قياس يبلغ ±2%. يمكن أن يساعد اختيار مصابيح LED من مجموعة جهد ضيقة في تصميم دوائر قيادة أكثر تجانسًا وتحقيق أداء متسق عبر مجموعة من مصابيح LED.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التوزيع الطيفي

تُظهر منحنيات الطيف المقدمة شدة الانبعاث النسبية عبر الأطوال الموجية للمتغيرات الأربعة للطول الموجي القصوى (365 نانومتر، 385 نانومتر، 395 نانومتر، 405 نانومتر). يعرض كل منحنى قمة مميزة ضمن نطاق مجموعته مع عرض كامل عند نصف القيمة القصوى (FWHM) نموذجي لمصابيح LED UVA القائمة على النتريد. يُظهر LED 365 نانومتر انبعاثًا بشكل أساسي في نطاق 350-380 نانومتر، بينما يمتد انبعاث LED 405 نانومتر إلى منطقة البنفسج المرئي.

4.2 التيار مقابل التدفق الإشعاعي والجهد

يُظهر منحنى التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي علاقة شبه خطية. يزداد الخرج مع التيار ولكن قد يُظهر تأثيرات تشبع عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية. يُظهر منحنى الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي الخاصية الثنائية النموذجية، حيث يزداد الجهد لوغاريتميًا مع التيار. من الأهمية بمكان العمل ضمن نطاق التيار المحدد لتجنب ارتفاع درجة حرارة التقاطع المفرط.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

منحنيات الأداء مقابل درجة الحرارة المحيطة بالغة الأهمية للتصميم في العالم الحقيقي. يتناقص التدفق الإشعاعي النسبي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، وهي ظاهرة شائعة في جميع مصابيح LED. على سبيل المثال، عند 60 مللي أمبير، قد ينخفض الخرج إلى حوالي 82% من قيمته عند 25 درجة مئوية عندما تصل درجة الحرارة المحيطة إلى 85 درجة مئوية. يُظهر الطول الموجي القصوى أيضًا تحولًا طفيفًا مع درجة الحرارة، حيث يزداد عادةً ببضعة نانومترات خلال نطاق التشغيل. ينخفض الجهد الأمامي خطيًا مع زيادة درجة الحرارة، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار في تصميمات دوائر القيادة ذات التيار الثابت.

4.4 منحنى تخفيض التصنيف (Derating)

يحدد منحنى تخفيض التصنيف أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 105 درجة مئوية، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار المسموح به عند العمل في درجات حرارة محيطة عالية. هذا المنحنى ضروري لضمان الموثوقية طويلة الأمد ومنع الانحراف الحراري.

5. معلومات الميكانيكا والحزمة

يتم إيواء LED في حزمة جهاز سطح مدمج (SMD) مدمجة بأبعاد 2.04 مم (الطول) × 1.64 مم (العرض) × 0.75 مم (الارتفاع). الحزمة مصنوعة من سيراميك الألومينا (Al₂O₃)، والذي يوفر توصيلًا حراريًا ممتازًا مقارنة بالحزم البلاستيكية، مما يساعد في تبديد الحرارة من الشريحة. توفر العدسة زاوية رؤية نموذجية تبلغ 120 درجة. يتم تحديد الكاثود على الحزمة. يتم توفير رسم تفصيلي بالأبعاد في ورقة البيانات، يحدد مواقع الوسادات والتسامحات (عادةً ±0.2 مم). ملاحظة حرجة هي أن الوسادة الحرارية متصلة كهربائيًا بالكاثود. يؤكد التصميم الميكانيكي على أنه لا يجب التعامل مع الجهاز من خلال العدسة، حيث يمكن أن يتسبب الإجهاد الميكانيكي في فشل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

ELUA2016OGB مناسب لعمليات تكنولوجيا التركيب السطحي (SMT) القياسية، بما في ذلك لحام إعادة التدفق. تشمل الإرشادات الرئيسية: لا يجب تنفيذ عملية لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين لتقليل الإجهاد الحراري على الحزمة والروابط الداخلية. أثناء مرحلة التسخين في اللحام، يجب تجنب الإجهاد الميكانيكي على مصابيح LED. بعد اكتمال عملية اللحام، يجب تجنب ثني لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لمنع تشقق وصلات اللحام أو الحزمة السيراميكية نفسها. يجب أن يتبع علاج المواد اللاصقة، إذا تم استخدامها، مسارات العملية القياسية. هذه الاحتياطات حيوية للحفاظ على السلامة الهيكلية والموثوقية طويلة الأمد لـ LED.

7. معلومات الطلب وتسمية الموديل

يتبع رمز طلب المنتج هيكلاً مفصلاً: ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. لكل مقطع معنى محدد: "EL" يمثل الشركة المصنعة، "UA" يشير إلى نوع UVA، "2016" يشير إلى حجم الحزمة 2.0x1.6 مم، "O" يحدد مادة سيراميك الألومينا (Al₂O₃)، "G" يشير إلى طلاء فضي، و"B" يشير إلى زاوية شعاع 120 درجة. يحدد قسم "PXXXX" نطاق الطول الموجي القصوى (على سبيل المثال، 6070 لـ 360-370 نانومتر). يحدد قسم "YY" تصنيف الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي (على سبيل المثال، R1 لـ 50 مللي واط). يشير "3040" إلى نطاق الجهد الأمامي 3.0-4.0 فولت، ويحدد "060" التيار الأمامي البالغ 60 مللي أمبير. تشير اللاحقة "V21M" إلى نوع شريحة عمودي، حجم شريحة 20 ميل، شريحة واحدة، ونوع عملية التشكيل.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

تذكر ورقة البيانات عدة تطبيقات رئيسية: علاج أظافر UV، كشف التزوير بالأشعة فوق البنفسجية، ومصائد البعوض بالأشعة فوق البنفسجية. في المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، تُستخدم عادةً متغيرات 365 نانومتر أو 385 نانومتر لبدء البلمرة الضوئية في المواد الهلامية والمواد اللاصقة. لكشف التزوير، تُستخدم أطوال موجية محددة (غالبًا 365 نانومتر أو 395 نانومتر) لتحفيز الأحبار الأمنية أو المواد التي تتوهج تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. في مصائد الحشرات، تجذب الأطوال الموجية الأقصر لـ UVA حول 365 نانومتر العديد من الحشرات الطائرة.

8.2 اعتبارات التصميم₂O₃عند التصميم باستخدام هذا LED، هناك عدة عوامل بالغة الأهمية. الإدارة الحرارية حرجة؛ تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو وسائل تبريد لتبديد الحرارة، خاصة عند العمل عند التيار الأقصى أو بالقرب منه. استخدم دائرة قيادة تيار ثابت لضمان خرج ضوئي مستقر وحماية LED من طفرات التيار. ضع في اعتبارك تصنيف الجهد الأمامي عند تصميم دوائر القيادة لمجموعات LED متعددة لضمان توزيع تيار موحد. خذ في الاعتبار الاعتماد على درجة الحرارة لكل من الخرج والطول الموجي في بيئة التطبيق النهائية. التزم دائمًا بالتصنيفات القصوى المطلقة لضمان الموثوقية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED UVA القياسية ذات الحزم البلاستيكية، تقدم الحزمة السيراميكية لـ ELUA2016OGB أداءً حراريًا أفضل بشكل ملحوظ، مما يؤدي إلى إمكانية تيارات قيادة قصوى أعلى، وصيانة أفضل للومين، وعمر أطول في التطبيقات ذات درجة الحرارة العالية أو كثافة الطاقة العالية. تعد حماية ESD المدمجة بقدرة 2 كيلو فولت ميزة ملحوظة لتحسين المتانة في التصنيع والاستخدام الميداني. يسمح التصنيف الدقيق عبر الطول الموجي والتدفق والجهد باتساق أعلى في أداء التطبيق مقارنة بالمنتجات غير المصنفة أو المصنفة بشكل فضفاض. تتيح البصمة الصغيرة 2016 تصغيرًا غير ممكن مع أنواع الحزم الأكبر.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين نماذج الأطوال الموجية المختلفة (مثل 365 نانومتر مقابل 405 نانومتر)؟₂O₃ج: الفرق الأساسي هو الطول الموجي القصوى للانبعاث. ينبعث 365 نانومتر في نطاق UVA الأقصر، وغالبًا ما يستخدم لمعالجة كيمياء معينة وجذب الحشرات. يقع 405 نانومتر على حدود UVA والبنفسج المرئي، وهو مفيد للتطبيقات التي تتطلب بعض الإشارات المرئية أو حيث تستجيب مواد معينة بشكل أفضل للأطوال الموجية الأطول.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 100 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: لا. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو تصنيف أقصى مطلق. حالة التشغيل النموذجية هي 60 مللي أمبير. التشغيل المستمر عند 100 مللي أمبير سيتجاوز تصنيف درجة حرارة التقاطع ما لم يتم توفير تبريد استثنائي، كما هو موضح في منحنى تخفيض التصنيف. سيؤدي هذا إلى تقليل العمر الافتراضي بشدة وقد يتسبب في فشل فوري.

س: كيف أفسر قيم التدفق الإشعاعي (الحد الأدنى/النموذجي/الأقصى)؟

ج: القيمة الدنيا هي الحد الأدنى المضمون للمجموعة. القيمة النموذجية هي متوسط أو الأداء المتوقع. القيمة القصوى هي الحد الأعلى. يجب على المصممين استخدام القيمة الدنيا لحسابات سيناريو أسوأ الحالات لضمان حصول تطبيقهم على شدة UV كافية.

س: هل الوسادة الحرارية معزولة كهربائيًا؟

ج: لا. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الوسادة الحرارية موحدة كهربائيًا مع الكاثود. يجب مراعاة ذلك أثناء تخطيط PCB لتجنب الدوائر القصيرة.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: قلم المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية المحمول:

يقوم مصمم بإنشاء جهاز محمول باليد لمعالجة حشوات الأسنان أو جل الأظافر. يختار ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385 نانومتر، 65 مللي واط كحد أدنى) لتوازنه بين الخرج وملاءمة الطول الموجي. يصمم PCB صغيرًا مع مساحة نحاسية أسفل LED كوسيلة تبريد، مدفوعًا بمحول رفع من بطارية ليثيوم أيون 3.7 فولت توفر تيارًا ثابتًا قدره 60 مللي أمبير. يسمح الحجم المدمج لـ LED بتصميم قلم أنيق.

المثال 2: وحدة التحقق من صحة الأوراق النقدية:

لنظام كشف التزوير، يحتاج مهندس إلى مصدر UV مستقر. يختار ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365 نانومتر) لفعاليتها على الميزات الأمنية. يصمم مجموعة من 4 مصابيح LED على وحدة صغيرة. من خلال اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد الأمامي (على سبيل المثال، 3234)، يقوم بتوصيلها على التوالي مع دائرة قيادة تيار ثابت واحدة مضبوطة على 60 مللي أمبير، مما يضمن سطوعًا موحدًا عبر المجموعة ويبسط تصميم دائرة القيادة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح LED UVA، مثل ELUA2016OGB، هي أجهزة أشباه موصلات تعتمد على أنظمة مواد نيتريد ألومنيوم جاليوم (AlGaN). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي المحدد لهذه الفوتونات (في نطاق UVA، 315-400 نانومتر) بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات في المنطقة النشطة، والتي يتم هندستها أثناء عملية النمو الطبقي. تعمل الحزمة السيراميكية على استخراج الضوء، وتوفير الحماية الميكانيكية، والأهم من ذلك، توصيل الحرارة بعيدًا عن شريحة أشباه الموصلات إلى البيئة الخارجية، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الكفاءة والعمر الافتراضي.

13. اتجاهات التكنولوجيا والتطورات

يتم دفع سوق LED UVA باتجاهات نحو كفاءة أعلى (تدفق إشعاعي أكثر لكل واط كهربائي)، وعمر أطول للجهاز، وتقليل التكلفة لكل مللي واط. هناك بحث مستمر لتحسين الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) لمواد AlGaN وتعزيز استخراج الضوء من الشريحة. تشمل اتجاهات التغليف تطوير ركائز أكثر كفاءة حرارياً وتصاميم عدسات جديدة لأنماط شعاع محددة. علاوة على ذلك، هناك دفعة نحو تحكم أضيق في الطول الموجي وانبعاث طيفي أضيق للتطبيقات التي تتطلب طاقات فوتونية محددة للغاية، مثل عمليات المعالجة الطبية والصناعية المتقدمة. يستمر اتجاه التصغير، الذي تجسده حزم مثل 2016، في تمكين تطبيقات جديدة في الأجهزة القابلة للارتداء والفائقة الصغر.

A: No. The datasheet explicitly states the thermal pad is electrically unified with the cathode. This must be considered during PCB layout to avoid short circuits.

. Practical Design and Usage Examples

Example 1: Portable UV Curing Pen:A designer creates a handheld device for curing dental fillings or nail gel. They select the ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385nm, 65mW min) for its balance of output and wavelength suitability. They design a small PCB with a copper pour under the LED as a heatsink, driven by a boost converter from a 3.7V Li-ion battery providing a constant 60mA. The compact size of the LED allows for a sleek pen design.

Example 2: Banknote Validator Module:For a counterfeit detection system, an engineer needs a stable UV source. They choose the ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365nm) for its effectiveness on security features. They design an array of 4 LEDs on a small module. By selecting LEDs from the same forward voltage bin (e.g., 3234), they connect them in series with a single constant-current driver set to 60mA, ensuring uniform brightness across the array and simplifying the driver design.

. Operating Principle Introduction

UVA LEDs, like the ELUA2016OGB, are semiconductor devices based on aluminum gallium nitride (AlGaN) material systems. When a forward voltage is applied across the p-n junction, electrons and holes are injected into the active region. Their recombination releases energy in the form of photons. The specific wavelength of these photons (in the UVA range, 315-400nm) is determined by the bandgap energy of the semiconductor materials in the active region, which is engineered during the epitaxial growth process. The ceramic package serves to extract the light, provide mechanical protection, and most importantly, conduct heat away from the semiconductor chip to the external environment, which is critical for maintaining efficiency and lifespan.

. Technology Trends and Developments

The UVA LED market is driven by trends towards higher efficiency (more radiant flux per electrical watt), longer device lifetimes, and reduced cost per milliwatt. There is ongoing research into improving the internal quantum efficiency (IQE) of AlGaN materials and enhancing light extraction from the chip. Packaging trends include the development of even more thermally efficient substrates and novel lens designs for specific beam patterns. Furthermore, there is a push for tighter wavelength control and narrower spectral emission for applications requiring very specific photon energies, such as advanced medical and industrial curing processes. The miniaturization trend, exemplified by packages like the 2016, continues to enable new applications in wearable and ultra-compact devices.