ورقة بيانات LED الأشعة فوق البنفسجية LTPL-C036UVG385 - 3.7 فولت نموذجي - 4.4 واط كحد أقصى - الطول الموجي القمة 380-390 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

المنتج هو مصدر ضوء فوق بنفسجي (UV) عالي الأداء وموفر للطاقة، مُصمم بشكل أساسي لعمليات المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والتطبيقات الشائعة الأخرى للأشعة فوق البنفسجية. يمثل تقدمًا في مجال الإضاءة ذات الحالة الصلبة من خلال دمج العمر التشغيلي الطويل والموثوقية العالية المتأصلة في الثنائيات الباعثة للضوء (LED) مع مستويات شدة تنافس مصادر الضوء فوق البنفسجية التقليدية. توفر هذه التقنية مرونة تصميمية كبيرة وتخلق فرصًا جديدة لحلول الأشعة فوق البنفسجية ذات الحالة الصلبة لتحل محل التقنيات التقليدية مثل مصابيح بخار الزئبق.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تسلط الميزات الرئيسية لسلسلة LED الأشعة فوق البنفسجية هذه الضوء على مزاياها للتكامل الصناعي والتصنيعي. وهي متوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C.)، مما يسهل التحكم الإلكتروني والتكامل في الأنظمة الآلية. المنتج متوافق مع توجيه RoHS وخالي من الرصاص، مما يلبي معايير السلامة والبيئة الدولية الصارمة. الفائدة الأساسية هي تقليل إجمالي تكاليف التشغيل، والذي يتحقق من خلال كفاءة كهربائية أعلى واستهلاك طاقة أقل مقارنة بالمصادر التقليدية. علاوة على ذلك، فإن العمر التشغيلي الممتد ومتانة تقنية LED تقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة وفترات التوقف المرتبطة باستبدال المصباح.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر الأمامي (If) هو 1000 مللي أمبير. الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة (Po) هو 4.4 واط. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل (Topr) من -40°C إلى +85°C ونطاق درجة حرارة تخزين (Tstg) من -55°C إلى +100°C. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع (Tj) هو 110°C. من المهم للغاية تجنب تشغيل LED تحت ظروف انحياز عكسي لفترات طويلة، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى فشل المكون.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي (If) بقيمة 700mA، والذي يبدو أنه نقطة التشغيل النموذجية. يتراوح الجهد الأمامي (Vf) من حد أدنى 2.8V إلى حد أقصى 4.4V، بقيمة نموذجية 3.7V. التدفق الإشعاعي (Φe)، وهو إجمالي طاقة الخرج البصرية في طيف الأشعة فوق البنفسجية، يتراوح من 1050 ملي واط (الحد الأدنى) إلى 1545 ملي واط (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 1230 ملي واط. يتم تحديد الطول الموجي القمة (λp) بين 380 نانومتر و 390 نانومتر، مما يصنفه ضمن طيف UVA. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي عادة 55 درجة. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rthjs) هي عادة 5.0 درجة مئوية/واط، وهي معلمة رئيسية لتصميم إدارة الحرارة.

3. شرح نظام رموز التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق في التطبيق. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات خصائص مجمعة بإحكام.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (Vf)

يتم فرز مصابيح LED إلى أربع مجموعات جهد (من V0 إلى V3) عند 700mA. المجموعات هي: V0 (2.8V - 3.2V)، V1 (3.2V - 3.6V)، V2 (3.6V - 4.0V)، و V3 (4.0V - 4.4V). التسامح لهذا التصنيف هو +/- 0.1V.

3.2 تصنيف التدفق الإشعاعي (ملي واط)

يتم تصنيف طاقة الخرج البصرية إلى خمس فئات (من PR إلى UV) عند 700mA. المجموعات هي: PR (1050-1135 ملي واط)، RS (1135-1225 ملي واط)، ST (1225-1325 ملي واط)، TU (1325-1430 ملي واط)، و UV (1430-1545 ملي واط). التسامح هو +/- 10%.

3.3 تصنيف الطول الموجي القمة (Wp)

يتم تقسيم طيف الأشعة فوق البنفسجية إلى مجموعتين للطول الموجي: P3R (380-385 نانومتر) و P3S (385-390 نانومتر)، بتسامح +/- 3 نانومتر. يتم وضع رمز التصنيف على كل كيس تغليف للمنتج لضمان إمكانية التتبع.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى العلاقة بين الخرج البصري لـ LED والتيار الدافع. عادةً، يزداد التدفق الإشعاعي مع زيادة التيار، ولكنه قد يظهر نموًا دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب زيادة التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. يستخدم المصممون هذا لتحديد تيار الدفع الأمثل لتحقيق التوازن بين الخرج والعمر التشغيلي.

4.2 التوزيع الطيفي النسبي

يصور هذا الرسم البياني شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة، ومركزها حول الطول الموجي القمة (380-390 نانومتر). يظهر عرض النطاق الطيفي، وهو مهم للتطبيقات التي يتم فيها تنشيط محفزات ضوئية معينة بأطوال موجية محددة.

4.3 نمط الإشعاع / زاوية الرؤية

يظهر مخطط خاصية الإشعاع التوزيع المكاني لشدة الضوء. تشير زاوية الرؤية النموذجية البالغة 55 درجة (العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى) إلى شعاع معتدل الاتساع، وهو مناسب لإضاءة منطقة بشكل متساوٍ في تطبيقات المعالجة.

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

تظهر هذه الخاصية الكهربائية الأساسية العلاقة الأسية بين الجهد والتيار في الثنائي. إنها حاسمة لتصميم دائرة القيادة المناسبة، حيث أن تغييرًا صغيرًا في الجهد يمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار.

4.5 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

يظهر هذا المنحنى الاعتماد الحراري للخرج البصري. عادةً ما ينخفض خرج LED الأشعة فوق البنفسجية مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. يعتبر وجود مشتت حراري فعال أمرًا ضروريًا للحفاظ على طاقة خرج عالية ومستقرة، مما يجعل هذا اعتبارًا تصميميًا بالغ الأهمية.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

توفر ورقة البيانات رسومات ميكانيكية مفصلة بجميع الأبعاد بالمليمترات. التسامح العام للأبعاد هو ±0.2 مم، بينما يكون التسامح لارتفاع العدسة وطول/عرض الركيزة السيراميكية أكثر ضيقًا عند ±0.1 مم. ملاحظة مهمة تحدد أن الوسادة الحرارية في أسفل الجهاز محايدة كهربائيًا (معزولة) عن وسائد التوصيل الكهربائي للأنود والكاثود.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها على اللوحة المطبوعة

يتم توفير مخطط تفصيلي لنمط التوصيل لتصميم اللوحة المطبوعة (PCB). يتضمن هذا حجم وتباعد وصلات الأنود والكاثود والوسادة الحرارية. الالتزام بهذا التخطيط يضمن اللحام السليم، والتوصيل الكهربائي، والأهم من ذلك، النقل الحراري الأمثل من تقاطع LED إلى اللوحة المطبوعة والمشتت الحراري.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

يحدد رسم بياني مفصل لدرجة الحرارة مقابل الوقت عملية اللحام بإعادة التدفق الموصى بها. تشمل المعلمات الرئيسية التسخين المسبق، والنقع، ودرجة حرارة الذروة لإعادة التدفق، ومعدلات التبريد. تؤكد الملاحظات على أن جميع درجات الحرارة تشير إلى الجانب العلوي من جسم العبوة. لا يوصى بعملية تبريد سريعة. دائمًا ما يكون من المرغوب فيه استخدام أدنى درجة حرارة لحام ممكنة تحقق وصلة موثوقة لتقليل الإجهاد الحراري على LED.

6.2 تعليمات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فإن الحد الأقصى الموصى به هو 300°C لمدة أقصاها ثانيتان، ويجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط. لا يجب تنفيذ اللحام بإعادة التدفق أكثر من ثلاث مرات كحد أقصى.

6.3 تعليمات التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل. يحظر استخدام سوائل كيميائية غير محددة لأنها قد تتلف مادة عبوة LED.

7. معلومات التغليف والتعامل

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز وبكرات لتجميع الالتقاط والوضع الآلي. يتم توفير أبعاد مفصلة لكل من جيوب الشريط والبكرات القياسية مقاس 7 بوصات. يتم إغلاق الشريط بغطاء علوي. يمكن تحميل ما يصل إلى 500 قطعة لكل بكرة مقاس 7 بوصات. تتبع المواصفات المعيار EIA-481-1-B.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية، المستخدمة في صناعات مثل الطباعة، والطلاءات، والمواد اللاصقة، وطب الأسنان. تشمل التطبيقات الشائعة الأخرى للأشعة فوق البنفسجية استثارة الفلورة، وكشف التزوير، وتعقيم المعدات الطبية (ضمن نطاق طولها الموجي).

8.2 طريقة القيادة وتصميم الدائرة

يعتبر LED جهازًا يعمل بالتيار. لضمان تجانس الشدة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي داخل تطبيق ما، يوصى بشدة بتضمين مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED فردي. يعوض هذا عن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي (Vf) بين الوحدات المختلفة، مما يمنع احتكار التيار ويضمن خرج ضوء متساوٍ وعمر تشغيلي طويل عبر المصفوفة.

8.3 إدارة الحرارة

نظرًا للمقاومة الحرارية النموذجية البالغة 5.0 درجة مئوية/واط وحساسية الخرج لدرجة حرارة التقاطع (كما هو موضح في منحنيات الأداء)، فإن المشتت الحراري الفعال أمر لا غنى عنه للتشغيل الموثوق عالي الطاقة. يجب تصميم اللوحة المطبوعة بفتحات حرارية كافية وربطها ربما بمشتت حراري خارجي. يجب عدم تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى البالغة 110°C.

9. الموثوقية وضمان الجودة

9.1 خطة اختبار الموثوقية

تحدد ورقة البيانات نظام اختبار موثوقية شامل يتم إجراؤه على المنتج. تشمل الاختبارات: عمر التشغيل عند درجة حرارة منخفضة (LTOL عند -10°C)، وعمر التشغيل عند درجة حرارة الغرفة (RTOL)، وعمر التشغيل عند درجة حرارة عالية (HTOL عند 85°C)، وعمر التشغيل عند درجة حرارة ورطوبة عالية (WHTOL عند 60°C/90% رطوبة نسبية)، والصدمة الحرارية (TMSK)، والتخزين عند درجة حرارة عالية. أظهرت جميع الاختبارات المدرجة 0 فشل من أصل 10 عينات للمدد المحددة (500 أو 1000 ساعة).

9.2 معايير الفشل

يتم تحديد معايير الحكم على فشل الجهاز بعد اختبار الموثوقية بوضوح. يشكل التغير في الجهد الأمامي (Vf) بما يتجاوز ±10% من قيمته الأولية عند تيار التشغيل النموذجي فشلاً. وبالمثل، يعتبر التغير في التدفق الإشعاعي (Φe) بما يتجاوز ±15% من قيمته الأولية فشلاً.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

بينما الحد الأقصى المطلق للتيار هو 1000 مللي أمبير، يتم تحديد جميع الخصائص الكهروضوئية ورموز التصنيف عند 700 مللي أمبير، مما يشير إلى أن هذه هي نقطة التشغيل النموذجية المقصودة للحصول على أفضل أداء وعمر تشغيلي.

10.2 كيف أفسر رموز التصنيف لتصميمي؟

اختر المجموعات بناءً على متطلبات نظامك. بالنسبة للدوائر التي تعمل بالتيار، تكون مجموعة Vf أقل أهمية إذا كنت تستخدم مقاومات محددة للتيار فردية. تؤثر مجموعة التدفق الإشعاعي (ملي واط) بشكل مباشر على سرعة المعالجة أو شدة الضوء. يجب أن تتطابق مجموعة الطول الموجي (Wp) مع طيف التنشيط لمحفزك الضوئي أو تطبيقك.

10.3 هل يمكنني تشغيل عدة مصابيح LED على التوازي بدون مقاومات؟

لا يوصى بذلك. بسبب الاختلافات الطبيعية في Vf، لن تتقاسم مصابيح LED المتصلة مباشرة على التوازي التيار بالتساوي. سيسحب LED ذو أقل Vf تيارًا أكثر، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته وفشله، مسببًا تفاعلًا متسلسلًا. استخدم دائمًا مقاومة على التوالي لكل فرع متوازي، أو الأفضل من ذلك، استخدم قائد تيار ثابت مصمم لقنوات متعددة.

11. المقدمة التقنية ومبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو ثنائي باعث للضوء فوق البنفسجي قائم على أشباه الموصلات. يعمل على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة مصممة هندسيًا بشكل خاص (عادةً ما تعتمد على نيتريد الألومنيوم جاليوم - AlGaN). عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. طاقة فجوة النطاق المحددة لنظام مادة AlGaN تحدد أن الفوتونات المنبعثة تكون في نطاق الأشعة فوق البنفسجية (380-390 نانومتر UVA). تم تصميم العبوة لاستخراج هذا الضوء بكفاءة مع توفير مسار حراري قوي لإدارة الحرارة المتولدة عند تقاطع أشباه الموصلات.