ورقة بيانات الصمام الثنائي الباعث للأشعة فوق البنفسجية LTPL-C034UVG405 - الطول الموجي القياسي 405 نانومتر - جهد أمامي نموذجي 3.6 فولت - أقصى قدرة 4.4 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTPL-C034UVG405 صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء فوق البنفسجي (UV LED) عالي القدرة، مُصممًا للتطبيقات المتطلبة مثل المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية وغيرها من العمليات الشائعة. يمثل هذا المنتج بديلاً موفرًا للطاقة مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية، حيث يجمع بين العمر التشغيلي الطويل والموثوقية المتأصلة في الإضاءة ذات الحالة الصلبة مع إشعاع خرج مرتفع. يتيح مرونة تصميمية أكبر ويخلق فرصًا جديدة لتقنية الأشعة فوق البنفسجية ذات الحالة الصلبة لتحل محل الأنظمة التقليدية.

1.1 الميزات الرئيسية

• توافق مع القيادة المتوافقة مع الدوائر المتكاملة (IC).
• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة) وخالي من الرصاص.
• تكاليف تشغيلية أقل مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية.
• متطلبات صيانة مخفضة بسبب موثوقية الحالة الصلبة.

2. الحدود القصوى المطلقة

تُحدد التصنيفات التالية الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. جميع المعلمات مُحددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي المستمر (If):1000 مللي أمبير
• استهلاك الطاقة (Po):4.4 واط
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°C إلى +85°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):-55°C إلى +100°C
• درجة حرارة التقاطع (Tj):125°C

ملاحظة هامة:تشغيل LED تحت ظروف انحياز عكسي لفترات طويلة قد يؤدي إلى تلف المكون أو فشله.

3. الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس الخصائص التالية عند Ta=25°C وتيار أمامي (If) قدره 700mA، والذي يُعتبر حالة تشغيل نموذجية.

• الجهد الأمامي (Vf):الحد الأدنى 3.2V، النموذجي 3.6V، الحد الأقصى 4.4V.
• التدفق الإشعاعي (Φe):الحد الأدنى 1225 ملي واط، النموذجي 1415 ملي واط، الحد الأقصى 1805 ملي واط. هذه هي القدرة الإشعاعية الكلية المقاسة باستخدام كرة متكاملة.
• الطول الموجي القياسي (λp):الحد الأدنى 400 نانومتر، الحد الأقصى 410 نانومتر.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):نموذجياً 130 درجة.
• المقاومة الحرارية، من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rthjs):نموذجياً 4.1 درجة مئوية/واط. تسامح القياس هو ±10%.

4. نظام رموز التصنيف

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية لضمان الاتساق في التطبيق. يتم وضع رمز التصنيف على كل كيس تغليف.

4.1 تصنيف الجهد الأمامي (Vf)

• V1:3.2V إلى 3.6V
• V2:3.6V إلى 4.0V
• V3:4.0V إلى 4.4V
• التسامح: ±0.1V

4.2 تصنيف التدفق الإشعاعي (ملي واط)

• ST:1225 ملي واط إلى 1325 ملي واط
• TU:1325 ملي واط إلى 1430 ملي واط
• UV:1430 ملي واط إلى 1545 ملي واط
• VW:1545 ملي واط إلى 1670 ملي واط
• WX:1670 ملي واط إلى 1805 ملي واط
• التسامح: ±10%

4.3 تصنيف الطول الموجي القياسي (Wp)

• P4A:400 نانومتر إلى 405 نانومتر
• P4B:405 نانومتر إلى 410 نانومتر
• التسامح: ±3 نانومتر

5. تحليل منحنيات الأداء

توفر المنحنيات النموذجية التالية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة (25 درجة مئوية محيطة ما لم يُذكر خلاف ذلك).

5.1 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن الخرج الإشعاعي يزداد مع التيار الأمامي ولكن قد يُظهر سلوكًا غير خطي عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.

5.2 التوزيع الطيفي النسبي

يؤكد الرسم الطيفي نطاق الانبعاث الضيق المتمركز حول الطول الموجي القياسي 405 نانومتر، وهو ما يميز مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية ومناسب لمعالجة محفزات ضوئية محددة.

5.3 نمط الإشعاع (زاوية الرؤية)

يوضح رسم خاصية الإشعاع زاوية الرؤية النموذجية البالغة 130 درجة، ويُظهر توزيع الشدة كدالة للزاوية من المحور البصري.

5.4 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر منحنى I-V العلاقة الأسية بين التيار والجهد في الصمام الثنائي، وهي أمر بالغ الأهمية لتصميم مشغلات تيار ثابت مناسبة.

5.5 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

يُسلط هذا الرسم البياني الضوء على التأثير السلبي لارتفاع درجة حرارة التقاطع على خرج الضوء. يتناقص التدفق الإشعاعي مع زيادة درجة الحرارة، مما يؤكد على الحاجة إلى إدارة حرارية فعالة.

5.6 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يُحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة حرارة العلبة (Tc). لضمان الموثوقية ومنع تجاوز أقصى درجة حرارة تقاطع، يجب تقليل تيار التشغيل عند العمل في درجات حرارة محيطة أعلى.

6. ملخص اختبار الموثوقية

خضع الجهاز لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية مع عدم الإبلاغ عن أي فشل من أحجام العينات. تشمل الاختبارات:

• العمر التشغيلي في درجة حرارة منخفضة (LTOL):درجة حرارة علبة -10°C، 700mA، 1000 ساعة.
• العمر التشغيلي في درجة حرارة الغرفة (RTOL):25°C، 1000mA، 1000 ساعة.
• العمر التشغيلي في درجة حرارة عالية (HTOL):درجة حرارة علبة 85°C، 700mA، 1000 ساعة.
• العمر التشغيلي في درجة حرارة ورطوبة عالية (WHTOL):60°C / 90% رطوبة نسبية، 700mA، 500 ساعة.
• الصدمة الحرارية (TMSK):-40°C إلى 125°C، 100 دورة.
• مقاومة حرارة لحام إعادة التدفق:ذروة 260°C، 10 ثوانٍ، دورتين.
• اختبار قابلية اللحام:245°C، 5 ثوانٍ، لحام خالي من الرصاص.

معايير التلف:يُعتبر الجهاز فاشلاً إذا، بعد الاختبار، تحول الجهد الأمامي بأكثر من ±10% أو تدهور التدفق الإشعاعي بأكثر من -30% من القيم الأولية المقاسة عند التيار النموذجي.

7. المعلومات الميكانيكية وتركيب

7.1 الأبعاد الخارجية وتخطيط وسادات PCB

توفر ورقة البيانات رسومات ميكانيكية مفصلة بأبعاد بالمليمتر. تشمل الملاحظات الرئيسية:

• تسامح الأبعاد العام: ±0.2 مم.
• تسامح ارتفاع العدسة وطول/عرض الركيزة السيراميكية: ±0.1 مم.
• الوسادة الحرارية معزولة كهربائيًا (محايدة) عن وسادات الأنود والكاثود.
• يتم توفير تخطيط وسادة توصيل موصى به للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لضمان اللحام والتوصيل الحراري المناسبين.

7.2 إرشادات اللحام

ملف درجة حرارة إعادة التدفق:يتم توفير ملف درجة حرارة موصى به، مع عدم تجاوز درجة حرارة الجسم القصوى 260°C. لا يُوصى بمعدل تبريد سريع من درجة الحرارة القصوى.

اللحام اليدوي:بحد أقصى 300°C لمدة أقصاها 2 ثانية، مرة واحدة فقط.

ملاحظات عامة:

• جميع إشارات درجة الحرارة هي للجانب العلوي من جسم العبوة.
• درجة حرارة اللحام الأقل الممكنة هي الأفضل.
• يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من ثلاث مرات كحد أقصى.
• طريقة اللحام بالغمس غير موصى بها أو مضمونة.

7.3 التغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي، متوافقة مع مواصفات EIA-481-1-B.

• أبعاد الشريط:تحدد الرسومات التفصيلية حجم الجيب وبناء الشريط.
• أبعاد البكرة:مقدمة للبكرات مقاس 7 بوصات.
• التعبئة:بحد أقصى 500 قطعة لكل بكرة 7 بوصات. يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء. يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين.

8. إرشادات التطبيق وتحذيرات

8.1 طريقة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان التشغيل المستقر والعمر الطويل، يجب تشغيلها بواسطة مصدر تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت. دائرة تحديد تيار مناسبة أو مشغل LED مخصص أمر ضروري.

8.2 الإدارة الحرارية

نظرًا لأقصى تبديد للطاقة يبلغ 4.4 واط وحساسية الخرج والعمر التشغيلي لدرجة حرارة التقاطع، فإن التبريد الفعال أمر بالغ الأهمية. تسهل المقاومة الحرارية المنخفضة (4.1 درجة مئوية/واط نموذجيًا) من التقاطع إلى نقطة اللحام نقل الحرارة، ولكن يجب تصميم المسار الحراري العام للنظام من PCB إلى البيئة المحيطة بعناية، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في بيئات دافئة.

8.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. قد يؤدي استخدام منظفات كيميائية غير محددة إلى إتلاف مادة عبوة LED.

9. المقارنة التقنية واعتبارات التصميم

9.1 المزايا مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية

مقارنة بمصابيح بخار الزئبق أو تقنيات الأشعة فوق البنفسجية التقليدية الأخرى، يقدم هذا LED للأشعة فوق البنفسجية:

• التشغيل/الإيقاف الفوري:لا يوجد وقت تسخين أو تبريد، مما يتيح دورات معالجة أسرع.
• عمر تشغيلي طويل:عمر تشغيلي أطول بكثير، مما يقلل من تكرار الاستبدال وتكاليف الصيانة.
• كفاءة الطاقة:كفاءة تحويل كهربائي إلى ضوئي أعلى، مما يخفض تكاليف طاقة التشغيل.
• حجم مضغوط وحرية تصميم:يسمح الشكل الصغير بالتكامل في مساحات أضيق وتمكين أشكال جديدة لأنظمة المعالجة.
• تشغيل أكثر برودة:يُصدر إشعاعًا تحت أحمر قليلًا جدًا، مما يقلل الحمل الحراري على الركيزة المستهدفة.
• السلامة البيئية:لا يحتوي على زئبق، متوافق مع RoHS واللوائح البيئية الأخرى.

9.2 اعتبارات التصميم لأنظمة المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

• التصميم البصري:قد تكون هناك حاجة إلى عدسات أو عواكس لتركيز الحزمة ذات الزاوية 130 درجة إلى بقعة أو خط أكثر تركيزًا للمعالجة الفعالة.
• اختيار المشغل:مطلوب مشغل تيار ثابت قادر على تقديم ما يصل إلى 1000mA مع قدرات تخفيف/نبض مناسبة. يجب أن يأخذ المشغل في الاعتبار انتشار تصنيف الجهد الأمامي (3.2V إلى 4.4V).
• تصميم المبرد الحراري:يجب تصميم PCB بفتحات حرارية كافية ومنطقة نحاسية. للمصفوفات عالية القدرة، غالبًا ما يكون مبرد حراري خارجي من الألومنيوم ضروريًا.
• مطابقة الطول الموجي:تأكد من أن الطول الموجي القياسي 405 نانومتر هو الأمثل للمحفز الضوئي المستخدم في اللاصق أو الحبر أو الطلاء المعالج.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما هو تيار التشغيل النموذجي لهذا LED؟

يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية ورموز التصنيف عند تيار أمامي (If) قدره 700mA، والذي يُعتبر نقطة تشغيل نموذجية توازن بين الخرج والعمر الطويل. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 1000mA، لكن التشغيل عند هذا المستوى يتطلب إدارة حرارية ممتازة.

10.2 كيف يتم قياس التدفق الإشعاعي؟

التدفق الإشعاعي (بالملي واط) هو القدرة الضوئية الكلية المنبعثة من LED، ويتم قياسه باستخدام كرة متكاملة تلتقط الضوء من جميع الزوايا. هذا يختلف عن التدفق الضوئي (لومن)، الذي يتم ترجيحه بحساسية العين البشرية ولا ينطبق على مصادر الأشعة فوق البنفسجية.

10.3 هل يمكن توصيل عدة مصابيح LED على التوالي أو التوازي؟

يُفضل عمومًا التوصيل على التوالي عند استخدام مشغل تيار ثابت، لأنه يضمن مرور نفس التيار عبر كل LED. لا يُوصى بالتوازي بدون مقاومات موازنة تيار فردية لكل سلسلة LED، بسبب الاختلافات في الجهد الأمامي (Vf) بين الأجهزة مما قد يؤدي إلى توزيع تيار غير متساوٍ وإمكانية التشغيل الزائد.

10.4 ما هو تأثير درجة حرارة التقاطع على الأداء؟

كما هو موضح في منحنيات الأداء، تؤدي زيادة درجة حرارة التقاطع إلى انخفاض في خرج التدفق الإشعاعي (انخفاض الكفاءة) ويمكن أن تُسرع التدهور طويل المدى، مما يقلل من عمر الجهاز. الحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة من خلال التبريد المناسب أمر بالغ الأهمية للأداء والموثوقية المتسقة.

11. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

11.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا LED للأشعة فوق البنفسجية هو جهاز أشباه موصلات. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة لشريحة أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم هندسة المواد المحددة (مثل مركبات نيتريد الغاليوم) وبنية البئر الكمومية لإنتاج فوتونات في طيف الأشعة فوق البنفسجية، تحديدًا حول 405 نانومتر.

11.2 اتجاهات الصناعة

يُدفع سوق LED للأشعة فوق البنفسجية من خلال استبدال مصابيح الزئبق عبر الصناعات مثل الطباعة، اللواصق، الطلاءات، والتطهير. تشمل الاتجاهات الرئيسية زيادة قدرة الخرج (التدفق الإشعاعي) من البواعث الفردية، وتحسينات في كفاءة الحائط (WPE)، وتطوير LED للأشعة فوق البنفسجية ذات الطول الموجي الأقصر (UVC) للتطهير، وتقليل التكلفة لكل ملي واط. يتناسب LTPL-C034UVG405 مع اتجاه توفير حلول قوية وعالية القدرة لتطبيقات المعالجة الصناعية.