ورقة بيانات LED الأشعة فوق البنفسجية من نوع ELUA3535OGB - مقاس 3.5x3.5x2.35 مم - جهد 3.2-4.0 فولت - قدرة 1.8 واط - طول موجي 360-410 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة منتجات ELUA3535OGB حلاً عالي الموثوقية قائم على السيراميك، مُصمم خصيصًا لتطبيقات الأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UVA). يستخدم هيكلها الأساسي ركيزة سيراميكية من أكسيد الألومنيوم (Al2O3)، والتي توفر إدارة حرارية فائقة مقارنة بالعبوات البلاستيكية التقليدية، مما يؤدي إلى تعزيز العمر الافتراضي والأداء المستقر في الظروف التشغيلية الصعبة.

المزايا الأساسية:تشمل الفوائد الأساسية لهذه السلسلة عبوة السيراميك القوية لتبديد حراري ممتاز، وحماية مدمجة من الكهرباء الساكنة تصل إلى 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، والامتثال لمعايير السلامة والبيئة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وخالي من الرصاص، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ومتطلبات خلوها من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). توفر زاوية الرؤية البالغة 120 درجة نمط إشعاع واسعًا مناسبًا لمهام الإضاءة المساحية.

السوق المستهدف والتطبيقات:تم تصميم هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) للتطبيقات الصناعية والتجارية للأشعة فوق البنفسجية حيث تكون الموثوقية والإخراج البصري أمران بالغا الأهمية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية أنظمة التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية لتنقية الهواء والماء، وأنظمة المحفز الضوئي بالأشعة فوق البنفسجية لمعالجة الأسطح وإزالة الروائح، وكمنبع ضوئي لمستشعرات الأشعة فوق البنفسجية وعمليات المعالجة بالتصليب الضوئي.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• أقصى تيار أمامي مستمر (I_F):1000 مللي أمبير للإصدارات 385 نانومتر، و395 نانومتر، و405 نانومتر. بالنسبة للإصدار 365 نانومتر، يتم تخفيض الحد الأقصى للتيار إلى 700 مللي أمبير، مما يعكس خصائص مادة أشباه الموصلات المختلفة وحساسيتها الحرارية.
• أقصى مقاومة للكهرباء الساكنة (V_B):2000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يوفر متانة جيدة في التعامل.
• المقاومة الحرارية (R_th):4 درجة مئوية/واط. تشير هذه القيمة المنخفضة، والتي تُعزى إلى العبوة السيراميكية، إلى نقل حراري فعال من وصلة LED إلى الوسادة الحرارية.
• أقصى درجة حرارة للوصلة (T_J):125 درجة مئوية.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -10 إلى +100 درجة مئوية للتشغيل، ومن -40 إلى +100 درجة مئوية للتخزين.

2.2 الخصائص الضوئية والكهربائية

يسرد الجدول معايير الأداء الرئيسية لمجموعات الأطوال الموجية المختلفة عند تيار اختبار قياسي قدره 500 مللي أمبير ودرجة حرارة الوسادة الحرارية 25 درجة مئوية.

• الطول الموجي الذروي:متوفر في أربع مجموعات: 360-370 نانومتر (U36)، و380-390 نانومتر (U38)، و390-400 نانومتر (U39)، و400-410 نانومتر (U40).
• التدفق الإشعاعي:يتم تحديد الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي عند 1000 ملي واط (مجموعة U2)، مع قيم نموذجية حوالي 1250 ملي واط وحد أقصى يصل إلى 1500 ملي واط عبر جميع مجموعات الأطوال الموجية.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 3.2 فولت إلى 4.0 فولت عند 500 مللي أمبير، ويتم تصنيفه إلى مجموعات جهد محددة (مثل 3.2-3.4 فولت، 3.4-3.6 فولت).

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات لضمان الاتساق والسماح بالاختيار الدقيق بناءً على احتياجات التطبيق.

3.1 تصنيف التدفق الإشعاعي

يتم قياس التدفق الإشعاعي عند I_F=500 مللي أمبير مع تسامح ±10%. المجموعات هي:

- U2:من 1000 ملي واط إلى 1200 ملي واط

- U3:من 1200 ملي واط إلى 1400 ملي واط

- U4:من 1400 ملي واط إلى 1500 ملي واط

3.2 تصنيف الطول الموجي الذروي

يتم قياس الطول الموجي الذروي مع تسامح ±1 نانومتر. تتوافق المجموعات (U36، U38، U39، U40) مع نطاقات الأطوال الموجية المدرجة في القسم 2.2.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم قياس الجهد الأمامي عند I_F=500 مللي أمبير مع تسامح ±2%. تحدد المجموعات (3234، 3436، 3638، 3840) الحد الأدنى والحد الأقصى لنطاق V_F(مثال: 3234 = 3.2 فولت إلى 3.4 فولت).

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 الطيف والتدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار

تُظهر الرسوم البيانية الطيفية منحنيات الانبعاث النموذجية للإصدارات 365 نانومتر، و385 نانومتر، و395 نانومتر، و405 نانومتر. المنحنيات ذات نطاق ترددي ضيق، وهي سمة مميزة لـ LEDs الأشعة فوق البنفسجية. يُظهر الرسم البياني للتدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي علاقة شبه خطية حتى التيار المقنن، حيث يُظهر LED 405 نانومتر عمومًا أعلى إخراج نسبي، يليه 395 نانومتر، ثم 385 نانومتر، ثم 365 نانومتر عند نفس مستوى التيار.

4.2 الطول الموجي الذروي والجهد الأمامي مقابل التيار

يُظهر مخطط الطول الموجي الذروي مقابل التيار الأمامي تحولًا طفيفًا (<5 نانومتر) عبر نطاق تيار التشغيل لجميع الأطوال الموجية، مما يشير إلى استقرار طيفي جيد. يُظهر منحنى الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي الخاصية الأسية النموذجية للثنائي، مع زيادة V_Fمع زيادة التيار. يُظهر LED 365 نانومتر عادةً V_Fأعلى قليلاً من الإصدارات ذات الطول الموجي الأطول.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يُظهر الرسم البياني للتدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة الحرارة المحيطة انخفاض الإخراج مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو سلوك شائع لـ LEDs. منحنى تخفيض التصنيف حاسم للتصميم: فهو يحدد أقصى تيار أمامي مسموح به عند درجة حرارة محيطة معينة لضمان ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة (T_J) 125 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة تبلغ 85 درجة مئوية، يتم تقليل التيار الأقصى بشكل كبير عن تصنيفه في درجة حرارة الغرفة.

4.4 نمط الإشعاع

نمط الإشعاع النموذجي هو لامبرتيان، يتمركز بزاوية رؤية كاملة 120 درجة (2θ_1/2). هذا النمط مناسب للتطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة النطاق بدلاً من الحزم المركزة.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

أبعاد العبوة هي 3.5 مم (طول) × 3.5 مم (عرض) × 2.35 مم (ارتفاع). تحدد الرسومات موقع الوسادة الحرارية (القطب السالب) ووسادة القطب الموجب. الوسادة الحرارية مركزية وكبيرة لتسهيل تبديد الحرارة. جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تحديد القطبية

يتم تمييز القطب الموجب على الجزء العلوي من عبوة LED. الوسادة الحرارية في الجانب السفلي متصلة كهربائيًا بالقطب السالب. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تجميع اللوحة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 عملية اللحام بإعادة التدفق

مناسب ELUA3535OGB لعمليات إعادة التدفق القياسية لتقنية التركيب السطحي (SMT). تشمل التعليمات الرئيسية:

- يجب أن يتبع معالجة أي لاصق العمليات القياسية.

- لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين لتجنب الإجهاد الحراري.

- يجب تقليل الإجهاد الميكانيكي على LED أثناء التسخين والتبريد إلى الحد الأدنى.

- لا ينبغي ثني لوحة الدائرة بعد اللحام لمنع تشقق العبوة السيراميكية أو وصلات اللحام.

6.2 ظروف التخزين

يجب تخزين LEDs في أكياسها الأصلية الحاجبة للرطوبة في درجات حرارة بين -40 درجة مئوية و +100 درجة مئوية وفي رطوبة منخفضة لمنع أكسدة الأطراف.

7. تسمية النموذج ومعلومات الطلب

يتبع رقم الجزء هيكلاً مفصلاً:ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M

- EL:رمز الشركة المصنعة.

- UA:عائلة منتجات UVA.

- 3535:حجم العبوة (3.5x3.5 مم).

- O:مادة العبوة (سيراميك Al₂O₃).

- G:الطلاء (فضة - Ag).

- B:زاوية الرؤية (120°).

- PXXXX:رمز الطول الموجي الذروي (مثال: 6070 لـ 360-370 نانومتر).

- YY:مجموعة الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي (مثال: U2 لـ 1000 ملي واط).

- 3240:نطاق الجهد الأمامي (3.2-4.0 فولت).

- 500:تصنيف التيار الأمامي (500 مللي أمبير).

- V:نوع الشريحة (عمودي).

- D:حجم الشريحة (45 ميل).

- 1:عدد الشرائح (1).

- M:نوع العملية (قولبة).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

تتطلب هذه الـ LEDs محرك تيار ثابت للتشغيل المستقر. تتضمن الدائرة البسيطة مصدر طاقة تيار مستمر، ودائرة أو شريحة محرك تيار ثابت، و LED متصلة على التوالي. يجب اختيار المحرك لتوفير ما يصل إلى 500 مللي أمبير (أو 700 مللي أمبير لـ 365 نانومتر) مع مراعاة منحنى تخفيض التصنيف بناءً على درجة الحرارة المحيطة للتشغيل. قد يُنظر في قمع الجهد العابر في البيئات الكهربائية الصاخبة، على الرغم من وجود حماية مدمجة من الكهرباء الساكنة.

8.2 تصميم المشتت الحراري

الإدارة الحرارية الفعالة هي أمر بالغ الأهمية. تكون المقاومة الحرارية المنخفضة البالغة 4 درجة مئوية/واط فعالة فقط إذا تم نقل الحرارة بعيدًا عن الوسادة الحرارية. يعد تصميم لوحة دوائر مطبوعة (PCB) بشكل صحيح مع ثقوب حرارية تربط الوسادة بمستوى نحاسي كبير أو مشتت حراري خارجي أمرًا ضروريًا، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة. لا يجب تجاوز أقصى درجة حرارة للوصلة (125 درجة مئوية).

8.3 اعتبارات التصميم البصري

لتطبيقات التعقيم والمحفز الضوئي، فإن الإشعاعية (قوة الأشعة فوق البنفسجية لكل وحدة مساحة) على السطح المستهدف أمر بالغ الأهمية. توفر زاوية الحزمة البالغة 120 درجة تغطية واسعة. للحصول على إشعاعية أعلى عند نقطة محددة، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عواكس أو عدسات). يجب أن يأخذ اختيار المواد للبصريات والعلب في الاعتبار شفافية الأشعة فوق البنفسجية ومقاومة التدهور بسببها (مثل استخدام الكوارتز، أو زجاج درجة الأشعة فوق البنفسجية، أو بلاستيك معين مستقر للأشعة فوق البنفسجية مثل PTFE).

9. المقارنة التقنية والتمييز

تميز سلسلة ELUA3535OGB نفسها من خلالعبوتها السيراميكية. مقارنة بـ LEDs الأشعة فوق البنفسجية السطحية (SMD) البلاستيكية، يوفر السيراميك:

- أداء حراري فائق:تؤدي المقاومة الحرارية الأقل إلى انخفاض درجة حرارة الوصلة التشغيلية عند نفس تيار القيادة، مما يترجم مباشرة إلى عمر افتراضي أطول (L70/B50) وإخراج محافظ أعلى.

- موثوقية معززة:السيراميك خامل ويوفر حاجزًا يشبه الإحكام ضد الرطوبة والملوثات البيئية، مما يحسن الأداء في الظروف القاسية.

- كثافة طاقة أعلى:تسمح العبوة القوية بالتشغيل الموثوق عند مستوى طاقة 1.8 واط، وهو في الطرف الأعلى لـ LEDs بهذا الحجم المادي.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين إصدارات 365 نانومتر و 405 نانومتر بخلاف الطول الموجي؟

الفرق الأساسي هو التركيب المادي لأشباه الموصلات، مما يؤدي إلى خصائص كهربائية وبصرية مختلفة. يتمتع LED 365 نانومتر بتصنيف تيار أقصى أقل (700 مللي أمبير مقابل 1000 مللي أمبير)، وعادة ما يكون جهد أمامي أعلى قليلاً، وتدفق إشعاعي أقل عند نفس التيار. كما أنه أكثر حساسية لدرجة الحرارة. يعتمد الاختيار على الطول الموجي المطلوب للتطبيق المحدد (مثل 365 نانومتر لبعض المحفزات الضوئية، و405 نانومتر لبعض عمليات المعالجة بالتصليب الضوئي).

10.2 كيف أفسر منحنى تخفيض التصنيف؟

يحدد منحنى تخفيض التصنيف أقصى تيار أمامي آمن للتشغيل عند درجة حرارة محيطة معينة (يُقاس عند الوسادة الحرارية لـ LED). لاستخدامه، ابحث عن أقصى درجة حرارة محيطة متوقعة لديك على المحور السيني. ارسم خطًا حتى المنحنى، ثم إلى اليسار نحو المحور الصادي لمعرفة أقصى تيار مسموح به. يجب أن تصمم محركك بحيث لا يتجاوز هذا التيار عند تلك درجة الحرارة. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة المحيطة 60 درجة مئوية، فإن أقصى تيار هو حوالي 400 مللي أمبير.

10.3 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد ثابت؟

يُحذر بشدة من ذلك. الـ LEDs هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له معامل درجة حرارة سالب ويختلف من وحدة إلى أخرى (كما هو موضح في مجموعات الجهد). قد يؤدي التشغيل بجهد ثابت إلى هروب حراري: مع ارتفاع حرارة LED، ينخفض V_F، مما يتسبب في زيادة التيار، مما يولد المزيد من الحرارة، مما يؤدي إلى مزيد من انخفاض V_Fوزيادة التيار حتى الفشل. استخدم دائمًا محرك تيار ثابت.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

11.1 دراسة حالة: محطة المعالجة بالتصليب الضوئي للأشعة فوق البنفسجية للغراء

السيناريو:تصميم محطة طاولة عمل لمعالجة المواد اللاصقة الحساسة للأشعة فوق البنفسجية على المكونات الإلكترونية الصغيرة.

الاختيار:تم اختيار الإصدار 405 نانومتر (ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M) لأن العديد من المواد اللاصقة القابلة للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية الصناعية مُصممة للمعالجة بكفاءة حول 400 نانومتر.

التصميم:تم التخطيط لمجموعة من 16 LED على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب ألومنيوم (MCPCB) لإنشاء منطقة معالجة موحدة. يتم تشغيل كل LED عند 450 مللي أمبير بواسطة محرك تيار ثابت لتوفير هامش أمان أقل من التصنيف 500 مللي أمبير، مما يحسن العمر الافتراضي. يتم تثبيت MCPCB على مشتت حراري ألومنيوم كبير مع مروحة. تمت استشارة منحنى تخفيض التصنيف: عند درجة حرارة محيطة داخلية مقدرة تبلغ 45 درجة مئوية، فإن 450 مللي أمبير تقع ضمن منطقة التشغيل الآمنة. تضمن زاوية الحزمة البالغة 120 درجة تداخلًا جيدًا بين الـ LEDs المتجاورة لتحقيق التجانس.

النتيجة:توفر المحطة ضوءًا فوق بنفسجي عالي الإشعاعية ومتسقًا للمعالجة السريعة، مع ضمان العبوة السيراميكية إخراجًا مستقرًا على فترات تشغيلية طويلة.

12. مقدمة عن المبدأ

تعمل LEDs الأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UVA) على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مواد أشباه الموصلات. 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 (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة. بالنسبة لضوء UVA (315-400 نانومتر)، تُستخدم مواد مثل InGaN/AlGaN عادةً على ركائز متخصصة. تعمل العبوة السيراميكية بشكل أساسي كمنصة ميكانيكية قوية وموصلة حرارياً لاستخراج الحرارة، والتي هي نتاج ثانوي لعمليات إعادة الاتحاد غير المشععة داخل الشريحة.

13. اتجاهات التطوير

يتم دفع سوق LED للأشعة فوق البنفسجية، وخاصة UVA و UVB، بسبب التخلص التدريجي من مصابيح الزئبق بسبب اللوائح البيئية (اتفاقية ميناماتا). تشمل الاتجاهات الرئيسية:

زيادة الكفاءة (كفاءة الحائط - WPE):يركز البحث المستمر على تحسين الكفاءة الكمية الداخلية واستخراج الضوء لتقديم المزيد من الطاقة البصرية لكل واط كهربائي، مما يقلل من تكاليف طاقة النظام والحمل الحراري.

قوة أعلى وكثافة طاقة أعلى:يستمر التطوير نحو LEDs ذات الشريحة الواحدة والعبوات متعددة الشرائح التي توفر تدفقًا إشعاعيًا أعلى من نفس البصمة أو أصغر، مما يتيح ذلك مواد حرارية أفضل مثل السيراميك المتقدم والركائز المركبة.

تحسين الموثوقية والعمر الافتراضي:تهدف التحسينات في تصميم الشريحة، ومواد التغليف (مثل السيراميك المستخدم هنا)، وتقنية الفوسفور (لمنتجات الأشعة فوق البنفسجية المحولة) إلى إطالة العمر التشغيلي، وهو عامل حاسم للتطبيقات الصناعية والطبية.

خفض التكاليف:مع زيادة أحجام التصنيع ونضج العمليات، من المتوقع أن ينخفض التكلفة لكل واط إشعاعي، مما يسرع من الاعتماد عبر المزيد من التطبيقات.