ورقة بيانات LED الأشعة فوق البنفسجية LTPL-C036UVG395 - الطول الموجي القياسي 395 نانومتر - جهد أمامي نموذجي 3.7 فولت - أقصى قدرة 4.4 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة المنتج هذه مصدر ضوء متقدمًا وفعالًا من حيث استهلاك الطاقة، مصممًا خصيصًا لعمليات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية (UV) والتطبيقات الشائعة الأخرى للأشعة فوق البنفسجية. تدمج هذه السلسلة بنجاح بين العمر التشغيلي الطويل والموثوقية العالية المتأصلة في تقنية الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) ومستويات الشدة المرتبطة تقليديًا بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية. يوفر هذا المزيج مرونة تصميمية كبيرة ويفتح آفاقًا جديدة لاستبدال تقنيات الأشعة فوق البنفسجية الأقدم والأقل كفاءة بتقنيات الإضاءة الصلبة بالأشعة فوق البنفسجية.

1.1 الميزات والمزايا الرئيسية

• التوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.):مصمم لسهولة التكامل مع الدوائر الإلكترونية الحديثة وأنظمة التحكم.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق بالكامل مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS) ويتم تصنيعه باستخدام عمليات خالية من الرصاص (Pb-free).
• تخفيض تكاليف التشغيل:يقدم تكاليف تشغيل إجمالية أقل مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية بسبب الكفاءة الكهربائية الأعلى وانخفاض استهلاك الطاقة.
• توفير تكاليف الصيانة:يؤدي الطبيعة الصلبة لمصابيح LED إلى تقليل متطلبات الصيانة والتكاليف المرتبطة بها بشكل كبير خلال عمر المنتج.
• حرية التصميم:يمكن من أشكال وتصاميم تطبيقية جديدة كانت مقيدة سابقًا بتقنية مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود القصوى التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف ويجب تجنبها في التصميمات الموثوقة.

• التيار الأمامي المستمر (If):1000 ملي أمبير (الحد الأقصى)
• استهلاك الطاقة (Po):4.4 واط (الحد الأقصى)
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°C إلى +85°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -55°C إلى +100°C
• درجة حرارة التقاطع (Tj):110°C (الحد الأقصى)

ملاحظة حرجة:يمكن أن يؤدي التشغيل المطول لمصباح LED تحت ظروف الانحياز العكسي إلى تدهور المكون أو فشل كارثي. حماية الدائرة المناسبة أمر ضروري.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°C)

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (If = 700mA, Ta=25°C) وتحدد الأداء الأساسي لمصباح LED.

• الجهد الأمامي (Vf):القيمة النموذجية هي 3.7 فولت، مع نطاق من 2.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 4.4 فولت (الحد الأقصى).
• التدفق الإشعاعي (Φe):إجمالي ناتج الطاقة البصرية في طيف الأشعة فوق البنفسجية. القيمة النموذجية هي 1240 ملي واط، تتراوح من حد أدنى 1050 ملي واط إلى حد أقصى 1545 ملي واط.
• الطول الموجي القياسي (λp):الطول الموجي الذي تكون فيه الانبعاثات الطيفية أقوى. بالنسبة لهذا الجهاز، يتم تحديده بين 390 نانومتر (الحد الأدنى) و 400 نانومتر (الحد الأقصى)، ومركزه حوالي 395 نانومتر.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الإشعاعية نصف الشدة القصوى (عادة عند 0°). القيمة النموذجية هي 55°.
• المقاومة الحرارية (Rthjs):هذه المعلمة، التي تبلغ عادة 5.0 درجة مئوية/واط، تقيس مقاومة تدفق الحرارة من تقاطع أشباه الموصلات إلى نقطة اللحام. تشير القيمة الأقل إلى قدرة أفضل على تبديد الحرارة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يتم وضع رمز المجموعة على كل كيس تغليف.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (Vf)

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على انخفاض الجهد الأمامي عند 700 ملي أمبير.
V0: 2.8 فولت - 3.2 فولت
V1: 3.2 فولت - 3.6 فولت
V2: 3.6 فولت - 4.0 فولت
V3: 4.0 فولت - 4.4 فولت
التسامح: ±0.1 فولت

3.2 تصنيف التدفق الإشعاعي (ملي واط)

يتم فرز مصابيح LED حسب ناتج الطاقة البصرية عند 700 ملي أمبير.
PR: 1050 ملي واط - 1135 ملي واط
RS: 1135 ملي واط - 1225 ملي واط
ST: 1225 ملي واط - 1325 ملي واط
TU: 1325 ملي واط - 1430 ملي واط
UV: 1430 ملي واط - 1545 ملي واط
التسامح: ±10%

3.3 تصنيف الطول الموجي القياسي (Wp)

يتم تجميع مصابيح LED وفقًا لطول موجة الانبعاث القياسي.
P3T: 390 نانومتر - 395 نانومتر
P3U: 395 نانومتر - 400 نانومتر
التسامح: ±3 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى أن الناتج البصري (التدفق الإشعاعي) يزداد مع التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع وانخفاض الكفاءة. يجب على المصممين اختيار تيار تشغيل يوازن بين شدة الناتج والكفاءة والعمر التشغيلي.

4.2 التوزيع الطيفي النسبي

يؤكد الرسم الطيفي على انبعاث الأشعة فوق البنفسجية النطاقي الضيق المتمركز حول 395 نانومتر. هذه سمة مميزة لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية القائمة على InGaN. الطيف الضيق مفيد للتطبيقات التي تتطلب تنشيط طول موجي محدد، مثل بعض محفزات الضوء في راتنجات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية.

4.3 نمط الإشعاع (زاوية الرؤية)

يوضح مخطط خاصية الإشعاع التوزيع المكاني للضوء. تشير زاوية الرؤية النموذجية البالغة 55° إلى شعاع معتدل الاتساع، مناسب للتطبيقات التي تتطلب إضاءة مساحة بدلاً من بقعة مركزة للغاية.

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

يوضح هذا المنحنى الأساسي العلاقة الأسية النموذجية للصمام الثنائي. يزداد الجهد الأمامي مع التيار. يرتبط ميل المنحنى في منطقة التشغيل بالمقاومة الديناميكية للجهاز.

4.5 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

هذا منحنى حاسم لإدارة الحرارة. يظهر أن الناتج البصري لمصباح LED ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع (Tj). يعد وجود مشتت حراري فعال أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على ناتج عالٍ ومستقر وضمان موثوقية طويلة الأمد.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتميز الجهاز بتغليف للتركيب السطحي. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:
- جميع الأبعاد الخطية بالمليمترات (مم).
- التسامح البعدي العام هو ±0.2 مم.
- ارتفاع العدسة وطول/عرض الركيزة السيراميكية لهما تسامح أضيق يبلغ ±0.1 مم.
- الوسادة الحرارية (غالبًا الوسادة المركزية الموجودة في الأسفل) معزولة كهربائيًا (محايدة) عن الوسائد الكهربائية للأنود والكاثود. يسمح ذلك بتوصيلها بمستوى أرضي أو مشتت حراري لإدارة الحرارة دون التسبب في قصر كهربائي.

5.2 تخطيط الوسادة الموصى بها للتركيب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يتم توفير بصمة موصى بها لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يتضمن ذلك حجم وتباعد الوسائد الخاصة بالأنود والكاثود والوسادة الحرارية. يضمن اتباع هذا التخطيط اللحام المناسب والتوصيل الكهربائي، والأهم من ذلك، النقل الحراري الأمثل من تقاطع LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف إعادة التدفق للحام

يتم توفير ملف تفصيلي لدرجة الحرارة مقابل الوقت للحام بإعادة التدفق. تشمل المعلمات الرئيسية:
- معدل ارتفاع التسخين المسبق.
- درجة حرارة ووقت النقع (التسخين المسبق).
- درجة حرارة إعادة التدفق القصوى (يجب ألا تتجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة LED).
- معدل التبريد. لا يوصى بعملية تبريد سريعة لأنها قد تسبب إجهادًا حراريًا.
ملاحظات مهمة:
1. تشير جميع مواصفات درجة الحرارة إلى السطح العلوي لحزمة LED.
2. قد يحتاج الملف الشخصي إلى تعديل بناءً على معجون اللحام المحدد المستخدم.
3. دائمًا ما يكون أقل درجة حرارة لحام ممكنة تحقق وصلة موثوقة مرغوبة لتقليل الإجهاد الحراري على LED.
4. إذا لزم الأمر، يجب أن يقتصر اللحام اليدوي على أقصى درجة حرارة للكاوية تبلغ 300°C لمدة لا تزيد عن ثانيتين، ويجب إجراؤه مرة واحدة فقط.
5. لا ينبغي إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من ثلاث مرات على نفس الجهاز.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA). يمكن أن تتسبب المنظفات الكيميائية غير المحددة أو العدوانية في إتلاف مادة تغليف LED أو العدسة أو المكونات الداخلية.

6.3 طريقة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي داخل دائرة، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED. يعوض هذا عن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي (Vf) بين الأجهزة الفردية، مما يمنع احتكار التيار ويضمن أداءً وعمرًا تشغيليًا متسقًا عبر المصفوفة.

7. التغليف والتعامل

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED في شريط ناقل بارز وبكرات قياسية في الصناعة للتجميع الآلي (pick-and-place).
- يتم تحديد أبعاد الشريط (حجم الجيب، المسافة).
- يتم توفير أبعاد البكرة (قطر 7 بوصات)، بسعة قصوى تبلغ 500 قطعة لكل بكرة.
- يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء.
- يتوافق التغليف مع مواصفات EIA-481-1-B.
- يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (جيوب فارغة) وفقًا لمعيار التغليف.

8. بيانات الموثوقية

تم تنفيذ خطة اختبار موثوقية شاملة، مما يوضح متانة المنتج. أظهرت جميع الاختبارات عدم وجود أعطال من بين عشرة عينات، مما يشير إلى موثوقية عالية تحت ظروف إجهاد مختلفة.

• عمر التشغيل في درجة حرارة منخفضة (LTOL):درجة حرارة العلبة -10°C، 700 ملي أمبير لمدة 1000 ساعة.
• عمر التشغيل في درجة حرارة الغرفة (RTOL):درجة حرارة محيطة 25°C، 1000 ملي أمبير لمدة 1000 ساعة.
• عمر التشغيل في درجة حرارة عالية (HTOL):درجة حرارة العلبة 85°C، 60 ملي أمبير لمدة 1000 ساعة.
• عمر التشغيل في درجة حرارة ورطوبة عالية (WHTOL):60°C / رطوبة نسبية 90%، 350 ملي أمبير لمدة 500 ساعة.
• الصدمة الحرارية (TMSK):من -40°C إلى +125°C، 100 دورة.
• التخزين في درجة حرارة عالية:درجة حرارة محيطة 100°C لمدة 1000 ساعة.

معايير الفشل:يعتبر الجهاز فاشلاً إذا، بعد الاختبار، تحول جهد الأمامي (Vf) بأكثر من ±10% أو تدهور التدفق الإشعاعي (Φe) بأكثر من ±15% من القيم النموذجية الأولية.

9. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 التطبيق الأساسي: المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية

هذا LED مناسب بشكل مثالي لتطبيقات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، والتي تشمل:
- معالجة المواد اللاصقة (مثلًا، في تجميع الإلكترونيات، الأجهزة الطبية).
- معالجة الأحبار والطلاءات (مثلًا، الطباعة، الطلاءات المطابقة).
- معالجة الراتنجات للطباعة ثلاثية الأبعاد (بلمرة الحوض).
طول الموجة 395 نانومتر فعال لبدء مجموعة واسعة من محفزات الضوء الشائعة المستخدمة في التركيبات الصناعية.

9.2 تطبيقات الأشعة فوق البنفسجية الأخرى

- التحقق من العملات والمستندات.
- الفحص غير المدمر (فحص الاختراق الفلوري).
- العلاج الضوئي الطبي والتجميلي (تحت التوجيه الطبي المناسب وشهادة الجهاز).
- تنقية الهواء والماء (عند دمجه مع محفزات مناسبة).

9.3 اعتبارات التصميم الحرجة

1. إدارة الحرارة:هذا هو العامل الأهم الوحيد للأداء والعمر التشغيلي. تكون المقاومة الحرارية المنخفضة (5°C/W) فعالة فقط إذا تم تركيب LED بشكل صحيح على مشتت حراري كافٍ. يجب الحفاظ على درجة حرارة التقاطع (Tj) منخفضة قدر الإمكان، ويفضل أن تكون أقل بكثير من الحد الأقصى المسموح به وهو 110°C.
2. القيادة بتيار ثابت:استخدم دائمًا سائق LED بتيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت. يضمن ذلك ناتج ضوئي مستقر ويحمي LED من الانحراف الحراري.
3. الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكر ذلك صراحةً لهذا LED عالي القدرة، فإن التعامل مع احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) المناسبة يعتبر ممارسة جيدة لجميع أجهزة أشباه الموصلات.
4. التصميم البصري:ضع في اعتبارك البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) إذا كان نمط شعاع محدد مطلوبًا، حيث أن زاوية الرؤية الأصلية هي 55°.

10. المقارنة الفنية والسياق السوقي

يمثل هذا LED تطور مصادر الضوء بالأشعة فوق البنفسجية. مقارنةً بالتكنولوجيات التقليدية مثل مصابيح بخار الزئبق، فإنه يوفر مزايا مميزة:
- التشغيل/الإيقاف الفوري:لا يوجد وقت تسخين أو تبريد.
- عمر تشغيلي طويل:عشرات الآلاف من الساعات مقابل آلاف الساعات للمصابيح التقليدية.
- الكفاءة:كفاءة تحويل كهربائي إلى بصري أعلى، مما يقلل من تكاليف الطاقة.
- الحجم المدمج ومرونة التصميم:يمكن من تصاميم منتجات أصغر وأكثر ابتكارًا.
- صديق للبيئة:لا يحتوي على زئبق، متوافق مع RoHS، ويقلل من النفايات الخطرة.
- نقاء الطيف:ينبعث منه ذروة ضيقة عند حوالي 395 نانومتر دون الطيف الواسع والإشعاع تحت الأحمر (الحرارة) للمصابيح التقليدية، مما قد يكون مفيدًا للركائز الحساسة.

11. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما هو تيار التشغيل النموذجي لهذا LED؟
ج1: بينما يمكنه التعامل مع ما يصل إلى 1000 ملي أمبير، يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية والتصنيف عند 700 ملي أمبير، وهي نقطة تشغيل موصى بها شائعة توازن بين الناتج والكفاءة.

س2: لماذا الوسادة الحرارية محايدة كهربائيًا؟
ج2: يسمح ذلك للمصممين بتوصيل الوسادة مباشرة بمنطقة نحاسية كبيرة (أرضي حراري) على لوحة الدوائر المطبوعة لأقصى تبديد حراري دون القلق من التسبب في قصر كهربائي مع الأنود أو الكاثود.

س3: هل يمكنني تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي من مصدر تيار واحد؟
ج3: لا يوصى بذلك بدون مقاومات فردية على التوالي لكل LED. بسبب الاختلافات الطبيعية في Vf، لن تتقاسم مصابيح LED المتوازية التيار بالتساوي، مما يؤدي إلى عدم تطابق في السطوع وتيار زائد محتمل في بعض الأجهزة.

س4: كيف أفسر رمز التصنيف؟
ج4: يخبرك الرمز الموجود على الكيس (مثلًا، V1/ST/P3U) بمجموعة الأداء المحددة لذلك LED: مجموعة الجهد الأمامي (V1)، مجموعة التدفق الإشعاعي (ST)، ومجموعة الطول الموجي القياسي (P3U). يسمح ذلك بالاختيار الدقيق في التطبيقات التي تتطلب مطابقة دقيقة للمعاملات.

12. مبادئ التشغيل والتكنولوجيا

هذا مصدر ضوء قائم على أشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة للشريحة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحقيق الطول الموجي المحدد البالغ 395 نانومتر عن طريق هندسة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة، عادةً نيتريد الألومنيوم الغاليوم (AlGaN) أو نيتريد الإنديوم الغاليوم (InGaN) بتركيبات محددة. ينبعث ضوء الأشعة فوق البنفسجية من خلال حزمة شفافة تتضمن عدسة لتشكيل شعاع الناتج.

13. اتجاهات الصناعة والتوقعات المستقبلية

يشهد سوق مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية نموًا كبيرًا، مدفوعًا بـ:
1. التخلص التدريجي من مصابيح الزئبق:تسرع اللوائح العالمية مثل اتفاقية ميناماتا اعتماد البدائل الخالية من الزئبق.
2. التقدم في الكفاءة والقدرة:يحسن البحث والتطوير المستمر كفاءة الحائط-المقبس (WPE) وأقصى قدرة ناتج لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية من النوع C و B و A، مما يجعلها قابلة للتطبيق لتطبيقات أكثر تطلبًا.
3. التصغير والتكامل:تمكن مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية من أجهزة محمولة تعمل بالبطارية للتطهير والمعالجة والاستشعار، مما يفتح أسواقًا استهلاكية ومهنية جديدة.
4. الأنظمة الذكية والمتصلة:يسمح التكامل مع أجهزة الاستشعار ومنصات إنترنت الأشياء (IoT) بالتحكم الدقيق في الجرعة والمراقبة عن بُعد في أنظمة المعالجة والتطهير. المنتج الموثق هنا هو جزء من هذا الاتجاه الأوسع نحو حلول الأشعة فوق البنفسجية الصلبة الفعالة والموثوقة والقابلة للتحكم.