ورقة بيانات ثنائي الباعث للضوء فوق البنفسجي LTPL-C16FUVM375 - 3.2x1.6x1.9mm - 3.5V - 160mW - الطول الموجي القياسي 375 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة LTPL-C16 تقدمًا كبيرًا في تقنية الإضاءة ذات الحالة الصلبة، حيث تم تصميمها خصيصًا للتطبيقات فوق البنفسجية (UV). هذا المنتج هو مصدر ضوئي موفر للطاقة وفائق الصغر، يجمع بين العمر التشغيلي الطويل والموثوقية العالية المتأصلة في ثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) ومستويات أداء مناسبة لتحل محل أنظمة الإضاءة فوق البنفسجية التقليدية. يوفر للمصممين حرية كبيرة في تطوير المنتجات نظرًا لصغر حجمه وتصميمه للتركيب السطحي، مما يتيح إمكانيات جديدة في العمليات والمعدات القائمة على الأشعة فوق البنفسجية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

تنبع المزايا الأساسية لهذا المكون من تصميمه وعملية تصنيعه. فهو متوافق بالكامل مع معدات التركيب والوضع الآلية القياسية، مما يسهل التجميع بكميات كبيرة وفعال من حيث التكلفة على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). العبوة مؤهلة لكل من عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، مع الالتزام بمتطلبات التصنيع القياسية الخالية من الرصاص والمتوافقة مع RoHS. يضمن بصمتها القياسية وفقًا لتحالف الصناعات الإلكترونية (EIA) قابلية التشغيل البيني وسهلة التكامل في مكتبات التصميم الحالية وخطوط التجميع. علاوة على ذلك، تم تصميم الجهاز ليكون متوافقًا مباشرة مع مستويات تشغيل الدوائر المتكاملة (IC)، مما يبسط الإلكترونيات التحكمية المحيطة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

يستهدف هذا الثنائي الباعث للضوء فوق البنفسجي بشكل خاص العمليات الصناعية والتصنيعية التي تستخدم الضوء فوق البنفسجي. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية التصليب بالأشعة فوق البنفسجية للغراءات والراتنجات والطلاءات، حيث يكون البلمرة الدقيقة والسريعة مطلوبة. كما أنه مناسب لأنظمة الوسم والترميز بالأشعة فوق البنفسجية. حالة استخدام أخرى مهمة هي في تجفيف وتصليب أحبار الطباعة المتخصصة. الطول الموجي 375 نانومتر فعال بشكل خاص في بدء التفاعلات الكيميائية الضوئية لهذه الأغراض.

2. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

يتم وضع الجهاز في عبوة سطحية مدمجة. أبعاد المخطط التفصيلي حاسمة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وإدارة الحرارة. يبلغ طول جسم العبوة حوالي 3.2 ملم، وعرضها 1.6 ملم، وارتفاعها 1.9 ملم. جميع التسامحات الأبعاد هي عادةً ±0.1 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك في الرسم الميكانيكي التفصيلي. يتميز المكون بعدسة شفافة لاستخراج الضوء الأمثل.

2.1 تخطيط وسادات التثبيت على لوحة الدوائر المطبوعة

لضمان لحام موثوق، يتم توفير نمط أرضي موصى به للوحة الدوائر المطبوعة (البصمة). تم تحسين هذا النمط لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الطور البخاري. يضمن تصميم الوسادة تكوين حشوة لحام مناسبة، واستقرار ميكانيكي، ونقل حراري فعال من شريحة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة درجة حرارة التقاطع والحفاظ على الموثوقية طويلة الأمد.

2.2 تحديد القطبية

يحتوي المكون على قطب سالب وقطب موجب محددين. عادةً ما يتم الإشارة إلى القطبية بواسطة علامة على جسم العبوة، مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مقطوعة. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي، حيث أن تطبيق جهد عكسي يتجاوز الحد الأقصى المطلق يمكن أن يتسبب في تلف فوري للجهاز.

3. الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه الحدود حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء موثوق.

• استطاعة التبديد (Po):160 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة ضياع مسموح بها داخل الجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار التوصيل المستمر (If):40 ملي أمبير. أقصى تيار توصيل مستمر يمكن تطبيقه.
• الجهد العكسي (Vr):5 فولت. أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة الذي صُمم الجهاز للعمل ضمنه.
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• درجة حرارة التقاطع (Tj):90 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها عند التقاطع شبه الموصل نفسه.

4. الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية حيث Ta=25 درجة مئوية وتيار توصيل (If) قدره 20 ملي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• التدفق الإشعاعي (Φe):14 ملي واط (الحد الأدنى)، 20 ملي واط (النموذجي)، 28 ملي واط (الحد الأقصى). هذه هي إجمالي القدرة الضوئية الناتجة في الطيف فوق البنفسجي، مقاسة بالملي واط.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):135 درجة (النموذجية). تحدد هذا الانتشار الزاوي للإشعاع المنبعث حيث تكون الشدة نصف شدة الذروة.
• الطول الموجي القياسي (λp):370 نانومتر (الحد الأدنى)، 375 نانومتر (النموذجي)، 380 نانومتر (الحد الأقصى). الطول الموجي الذي تكون فيه الشدة الإشعاعية الطيفية في أقصى حد لها.
• جهد التوصيل (Vf):2.8 فولت (الحد الأدنى)، 3.5 فولت (النموذجي)، 4.0 فولت (الحد الأقصى). انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بتيار التوصيل المحدد.
• التيار العكسي (Ir):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند Vr=1.2V. يتم اختبار هذه المعلمة للتحقق من خاصية زينر، لكن الجهاز ليس مخصصًا للعمل العكسي.

5. نظام الترميز والتصنيف

لإدارة التباينات في الإنتاج والسماح بالاختيار الدقيق، يتم فرز ثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات أداء بناءً على معلمات رئيسية. يتم وضع رمز المجموعة على العبوة.

5.1 تصنيف جهد التوصيل (Vf)

يتم تصنيف الأجهزة إلى ثلاث مجموعات جهد: V1 (2.8V-3.2V)، V2 (3.2V-3.6V)، و V3 (3.6V-4.0V). هذا يسمح للمصممين باختيار ثنائيات الباعثة للضوء ذات انخفاضات جهد متشابهة لأداء متسق في المصفوفات المتوازية أو لمطابقة متطلبات السائق المحددة.

5.2 تصنيف التدفق الإشعاعي (Φe)

يتم تصنيف الناتج الضوئي عبر نطاق واسع لضمان مطابقة الشدة. تتراوح المجموعات من R3 (14-16 ملي واط) إلى R9 (26-28 ملي واط). يعد اختيار ثنائيات الباعثة للضوء من نفس مجموعات التدفق أو المجموعات المجاورة أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موحدة.

5.3 تصنيف الطول الموجي القياسي (λp)

يتم تصنيف الطول الموجي فوق البنفسجي إلى مجموعتين رئيسيتين: P3P (370-375 نانومتر) و P3Q (375-380 نانومتر). هذا يضمن اتساقًا طيفيًا للعمليات الحساسة لطول موجي محدد لتنشيط الأشعة فوق البنفسجية.

6. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة أعمق على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

6.1 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل تيار التوصيل

يظهر هذا المنحنى أن الناتج الضوئي ليس متناسبًا خطيًا مع التيار. فهو يزداد مع التيار ولكن قد يُظهر تشبعًا أو انخفاضًا في الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة الكمومية الداخلية. يتطلب التشغيل بشكل كبير فوق نقطة الاختبار النموذجية 20 ملي أمبير إدارة حرارية دقيقة.

6.2 تيار التوصيل مقابل جهد التوصيل (منحنى I-V)

خاصية I-V أسية، وهي نموذجية للثنائي. يظهر المنحنى جهد العتبة (حيث يبدأ التيار بالتدفق بشكل ملحوظ) وكيف يزداد جهد التوصيل مع التيار. هذه المعلومات حيوية لتصميم سائقات التيار الثابت.

6.3 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

هذا أحد أهم المنحنيات للتصميم. يوضح التأثير السلبي لدرجة الحرارة على الناتج الضوئي. مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع (Tj)، ينخفض التدفق الإشعاعي. يعد تصميم غرفة التبريد الفعالة والتصميم الحراري للوحة الدوائر المطبوعة أمرًا ضروريًا للحفاظ على الناتج العالي والعمر الطويل. يقوم المنحنى بتحديد عامل التخفيض.

6.4 الطيف الانبعاثي النسبي

يظهر مخطط التوزيع الطيفي شدة الإشعاع المنبعث عبر الأطوال الموجية. يؤكد الذروة عند حوالي 375 نانومتر ويظهر عرض النطاق الطيفي (العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى - FWHM)، وهو مهم للتطبيقات التي تستهدف تفاعلات ضوئية محددة.

7. إرشادات التجميع والتعامل

7.1 توصيات عملية اللحام

تم تصنيف الجهاز للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص. يتم توفير منحنى درجة حرارة مفصل، يحدد مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد. تشمل المعلمات الرئيسية أقصى درجة حرارة للجسم لا تتجاوز 260 درجة مئوية ووقت فوق 240 درجة مئوية أقل من 10 ثوانٍ. لا يُنصح بمعدلات التبريد السريعة. اللحام اليدوي بمكواة ممكن ولكن يجب أن يقتصر على 300 درجة مئوية كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ لكل رجل توصيل، مرة واحدة فقط.

7.2 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

هذا الثنائي الباعث للضوء حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن تكون ضوابط ESD المناسبة موجودة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أساور المعصم المؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، وعبوات ومعدات آمنة من ESD. قد يؤدي عدم مراعاة احتياطات ESD إلى فشل كامن أو كارثي للجهاز.

7.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف عدسة الإيبوكسي والعبوة، مما يؤدي إلى انخفاض الناتج الضوئي أو فشل مبكر.

7.4 حساسية الرطوبة والتخزين

تم تصنيف العبوة بمستوى حساسية الرطوبة (MSL) 3 وفقًا للمعيار JEDEC J-STD-020. عندما يكون الكيس المقاوم للرطوبة مغلقًا، يكون للأجهزة عمر افتراضي لمدة عام واحد عند تخزينها عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس، يجب استخدام المكونات خلال 168 ساعة (7 أيام) إذا تم تخزينها عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60% رطوبة نسبية. إذا تحولت بطاقة مؤشر الرطوبة إلى اللون الوردي أو تم تجاوز الحد الزمني، فإن الخبز عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل مطلوب قبل إعادة التدفق لمنع تلف \"انفجار الفشار\" أثناء اللحام.

8. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز للتعامل الآلي. يتم تحديد أبعاد الشريط لتكون متوافقة مع المغذيات القياسية. يتم لف الشريط على بكرات قطر 7 بوصات (178 ملم). تحتوي البكرة النموذجية على 1500 قطعة. تتوافق التعبئة مع مواصفات EIA-481-1-B. يغلق الشريط العلوي جيوب المكونات. تسمح مواصفات الجودة بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين على بكرة.

9. اعتبارات تصميم التطبيق

9.1 تصميم دائرة التشغيل

ثنائي الباعث للضوء هو جهاز يعمل بالتيار. للتشغيل المستقر والمتسق، يجب تشغيله بواسطة مصدر تيار ثابت، وليس جهد ثابت. عند توصيل عدة ثنائيات باعثة للضوء، يُفضل التوصيل التسلسلي لأنه يضمن مرور نفس التيار عبر كل جهاز. إذا كان التوصيل المتوازي لا مفر منه، فيجب استخدام مقاومات تحديد تيار فردية لكل فرع من فروع LED للتعويض عن الاختلافات في جهد التوصيل (Vf) ومنع احتكار التيار، مما قد يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد زائد محتمل لجهاز واحد.

9.2 الإدارة الحرارية

إدارة درجة حرارة التقاطع أمر بالغ الأهمية للأداء والعمر الافتراضي. الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع هو 90 درجة مئوية. يجب على المصمم حساب المقاومة الحرارية من التقاطع إلى المحيط (Rth j-a) بناءً على تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة، ومساحة النحاس، والاستخدام المحتمل للفتحات الحرارية. يجب إدارة القدرة المبددة (Pd = Vf * If) للحفاظ على Tj ضمن الحدود، خاصةً مع الأخذ في الاعتبار تخفيض الناتج الضوئي مع درجة الحرارة كما هو موضح في منحنيات الأداء. وسادة حرارية مصممة جيدًا على لوحة الدوائر المطبوعة أمر ضروري.

9.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 135 درجة نمط انبعاث واسع. للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا فوق بنفسجيًا مركزًا أو متوازيًا، قد تكون البصريات الثانوية مثل العدسات أو العواكس ضرورية. يجب أن تكون مادة هذه البصريات شفافة للإشعاع فوق البنفسجي (مثل الزجاج المتخصص أو البلاستيك المستقر للأشعة فوق البنفسجية مثل PMMA).

10. الموثوقية وملاحظات التطبيق

تم تصميم المنتج للاستخدام في المعدات الإلكترونية التجارية والصناعية القياسية. للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، ودعم الحياة الطبي، وأنظمة سلامة النقل)، فإن استشارة محددة وعملية تأهيل محتملة ضرورية، حيث قد لا تغطي بيانات المنتج القياسية مثل حالات الاستخدام المتطرفة. يتأثر عمر LED بشدة بظروف التشغيل، وخاصة درجة حرارة التقاطع وتيار التشغيل. التشغيل تحت الحدود القصوى المطلقة وتنفيذ تصميم حراري قوي سيعظم عمر التشغيل.