LTPL-C034UVG365 ثنائي باعث للضوء فوق البنفسجي (UV LED) - الطول الموجي القياسي 365 نانومتر - جهد أمامي نموذجي 3.8 فولت - قدرة قصوى 4.4 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

هذا المنتج هو ثنائي باعث للضوء فوق البنفسجي (UV LED) عالي القدرة، مُصمم للتطبيقات المتطلبة التي تحتاج إلى مصدر ضوء فوق بنفسجي ذي حالة صلبة. إنه يمثل بديلاً موفراً للطاقة مقارنة بتقنيات الأشعة فوق البنفسجية التقليدية، حيث يجمع بين العمر التشغيلي الطويل والموثوقية المتأصلة في تقنية LED مع إخراج إشعاعي كبير.

المزايا الأساسية:

• التوافق مع الدوائر المتكاملة (IC):مُصمم لسهولة التكامل في الدوائر الإلكترونية وأنظمة التحكم.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع توجيه RoHS ويتم تصنيعه باستخدام عمليات خالية من الرصاص.
• الكفاءة التشغيلية:يوفر تكاليف تشغيل أقل مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية مثل مصابيح الزئبق.
• تقليل الصيانة:طبيعة الحالة الصلبة والعمر الطويل يقللان بشكل كبير من متطلبات الصيانة والتكاليف المرتبطة بها.
• حرية التصميم:يمكن من أشكال وتصاميم تطبيقية جديدة كانت مقيدة سابقاً بتقنية مصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية.

السوق المستهدف:يستهدف هذا الثنائي الباعث للضوء بشكل أساسي تطبيقات مثل التثبيت بالأشعة فوق البنفسجية للأحبار والمواد اللاصقة والطلاءات، بالإضافة إلى التطبيقات الشائعة الأخرى للأشعة فوق البنفسجية في المعدات الصناعية والطبية والتحليلية التي تتطلب مصدراً موثوقاً وطويل الأمد للأشعة فوق البنفسجية بموجة 365 نانومتر.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لفترات طويلة.

• التيار الأمامي المستمر (If):1000 مللي أمبير (أقصى تيار مستمر).
• استهلاك الطاقة (Po):4.4 واط (أقصى تبديد للطاقة).
• نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40°م إلى +85°م (نطاق درجة حرارة المحيط للتشغيل العادي).
• نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg):من -55°م إلى +100°م (نطاق درجة الحرارة للتخزين دون تشغيل).
• درجة حرارة التقاطع (Tj):125°م (أقصى درجة حرارة مسموح بها عند تقاطع أشباه الموصلات).

ملاحظة هامة:التشغيل المطول في ظل ظروف انحياز عكسي يمكن أن يؤدي إلى فشل المكون.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (درجة حرارة المحيط = 25°م)

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (التيار الأمامي، If = 700 مللي أمبير).

• الجهد الأمامي (Vf):3.8 فولت (نموذجي)، مع نطاق من 3.2 فولت (الحد الأدنى) إلى 4.4 فولت (الحد الأقصى). هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق (Driver).
• التدفق الإشعاعي (Φe):1300 ملي واط (نموذجي)، مع نطاق من 1050 ملي واط (الحد الأدنى) إلى 1545 ملي واط (الحد الأقصى). يقيس هذا إجمالي قدرة الخرج الضوئي في طيف الأشعة فوق البنفسجية.
• الطول الموجي القياسي (λp):مركزه في منطقة 365 نانومتر، مع نطاق تصنيف من 360 نانومتر إلى 370 نانومتر. هذا يحدد ذروة الانبعاث الأساسية للأشعة فوق البنفسجية.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130° (نموذجي). هذا يشير إلى نمط إشعاع واسع.
• المقاومة الحرارية (R_thjs):5.1 °م/واط (نموذجي، من التقاطع إلى نقطة اللحام). تشير القيمة الأقل إلى نقل حرارة أفضل من الشريحة إلى اللوحة، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.

2.3 الخصائص الحرارية

تعد الإدارة الحرارية الفعالة أمراً بالغ الأهمية لأداء وموثوقية الثنائي الباعث للضوء. تحدد المقاومة الحرارية البالغة 5.1°م/واط مقدار ارتفاع درجة حرارة التقاطع لكل واط من الطاقة المبددة. للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة (أقل من 125°م)، يعد التصميم الحراري المناسب للوحة المطبوعة (PCB) واستخدام مشتتات الحرارة أمراً ضرورياً، خاصة عند التشغيل بأقصى تيار 700 مللي أمبير أو 1000 مللي أمبير.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في أداء التطبيق، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء (تصنيفها) بناءً على معايير رئيسية. يتم وضع رمز التصنيف على العبوة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (Vf)

يتم تجميع الثنائيات الباعثة للضوء حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 700 مللي أمبير.

• تصنيف V1:من 3.2 فولت إلى 3.6 فولت
• تصنيف V2:من 3.6 فولت إلى 4.0 فولت
• تصنيف V3:من 4.0 فولت إلى 4.4 فولت

التسامح: ±0.1 فولت. يمكن أن يساعد اختيار تصنيف محدد في تصميم دوائر سائق أكثر تجانساً.

3.2 تصنيف التدفق الإشعاعي (mW)

يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء حسب قدرة الخرج الضوئي عند 700 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب شدة ثابتة للأشعة فوق البنفسجية.

• تصنيف PR:من 1050 ملي واط إلى 1135 ملي واط
• تصنيف RS:من 1135 ملي واط إلى 1225 ملي واط
• تصنيف ST:من 1225 ملي واط إلى 1325 ملي واط
• تصنيف TU:من 1325 ملي واط إلى 1430 ملي واط
• تصنيف UV:من 1430 ملي واط إلى 1545 ملي واط

التسامح: ±10%.

3.3 تصنيف الطول الموجي القياسي (Wp)

يتم تصنيف الثنائيات الباعثة للضوء بناءً على طول موجة الانبعاث القياسي.

• تصنيف P3M:من 360 نانومتر إلى 365 نانومتر
• تصنيف P3N:من 365 نانومتر إلى 370 نانومتر

التسامح: ±3 نانومتر. هذا يسمح بالاختيار للعمليات الحساسة لأطوال موجات محددة للأشعة فوق البنفسجية.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى أن التدفق الإشعاعي يزداد مع زيادة التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى بسبب زيادة التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. التشغيل عند التيار النموذجي 700 مللي أمبير يوفر توازناً جيداً بين الخرج والكفاءة.

4.2 التوزيع الطيفي النسبي

يؤكد الرسم الطيفي خاصية الانبعاث النطاقي الضيق للثنائيات الباعثة للضوء، مع ذروة مهيمنة حول 365 نانومتر وانبعاث جانبي ضئيل. هذا مفيد للعمليات التي تتطلب تنشيطاً محدداً بالأشعة فوق البنفسجية دون حرارة زائدة أو أطوال موجية غير مرغوب فيها.

4.3 نمط الإشعاع

يوضح مخطط خاصية الإشعاع زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة، ويظهر توزيع الشدة كدالة للزاوية من المحور المركزي للثنائي الباعث للضوء. هذا النمط مهم لتصميم بصريات الإضاءة لتغطية موحدة.

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

يُظهر هذا المنحنى الأساسي العلاقة الأسية بين التيار والجهد في الثنائي. يقع جهد "الركبة" حول 3 فولت. يجب أن يكون السائق مصدر تيار لضمان تشغيل مستقر، حيث أن تغييراً صغيراً في الجهد يمكن أن يتسبب في تغيير كبير في التيار.

4.5 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

يُظهر هذا المنحنى الحرج التأثير السلبي لارتفاع درجة حرارة التقاطع على إخراج الضوء. مع زيادة Tj، ينخفض التدفق الإشعاعي. يؤكد هذا على ضرورة الإدارة الحرارية الفعالة للحفاظ على أداء ثابت طوال عمر الثنائي الباعث للضوء.

4.6 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة حرارة المحيط أو العلبة. لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة للتقاطع، يجب تقليل تيار التشغيل عند العمل في بيئات ذات درجات حرارة أعلى.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الشكل الخارجي

يحتوي الجهاز على بصمة تغليف محددة للتركيب السطحي. التسامحات الأبعاد الرئيسية هي:

• الأبعاد العامة: ±0.2 مم
• ارتفاع العدسة وطول/عرض الركيزة السيراميكية: ±0.1 مم

لوحة التلامس الحرارية (المخصصة عادةً لتبديد الحرارة) معزولة كهربائياً (محايدة) عن لوحات التلامس الكهربائية للأنود والكاثود.

5.2 تخطيط لوحة التثبيت الموصى بها على اللوحة المطبوعة (PCB)

يتم توفير نمط أرضية مقترح (بصمة) للوحة المطبوعة لضمان اللحام السليم، ونقل الحرارة، والاستقرار الميكانيكي. يُوصى بالالتزام بهذا التخطيط للتجميع الموثوق.

5.3 تحديد قطبية الأطراف

تتضمن ورقة البيانات علامات أو رسومات لتحديد أطراف الأنود والكاثود. الاتصال الصحيح للقطبية ضروري لتشغيل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق (Reflow)

يتم توفير ملف تعريف مفصل لدرجة الحرارة والوقت للحام بإعادة التدفق. تشمل المعايير الرئيسية درجة حرارة ذروية لجسم العبوة ومعدلات تسخين/تبريد محددة. تؤكد الملاحظات على:

• تجنب عمليات التبريد السريع.
• استخدام أدنى درجة حرارة لحام ممكنة.
• قد يحتاج ملف التعريف إلى تعديل بناءً على معجون اللحام المستخدم.
• لا يُوصى بلحام الغمس أو يتم ضمانه.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فإن أقصى حالة موصى بها هي 300°م لمدة أقصاها ثانيتان، ويجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لكل جهاز.

6.3 التنظيف

يجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) للتنظيف. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عبوة الثنائي الباعث للضوء.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء على شريط حامل بارز وبكرات للتجميع الآلي.

• يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط والبكرة.
• يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
• يمكن أن تحمل بكرة قطر 7 بوصات حداً أقصى يصل إلى 500 قطعة.
• تتوافق التعبئة مع معايير EIA-481-1-B.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• التثبيت بالأشعة فوق البنفسجية:تثبيت الأحبار والطلاءات والمواد اللاصقة والراتنجات في تطبيقات الطباعة وتجميع الإلكترونيات وطب الأسنان.
• استثارة التألق (Fluorescence):تسبب في توهج المواد للفحص أو المصادقة أو التحليل.
• التعقيم:على الرغم من أن 365 نانومتر ليس الطول الموجي الأمثل للقضاء على الجراثيم (UVC)، إلا أنه يمكن استخدامه في بعض العمليات الكيميائية الضوئية.
• العلاج الطبي:بعض علاجات العلاج الضوئي.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائماً سائق تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان تشغيل مستقر ومنع الانفلات الحراري.
• الإدارة الحرارية:صمم اللوحة المطبوعة (PCB) بفتحات حرارية كافية ومساحة نحاسية، وفكر في استخدام مشتت حرارة خارجي إذا كان التشغيل بتيارات عالية أو في درجات حرارة محيط عالية.
• البصريات:قد تكون هناك حاجة إلى عدسات أو عواكس لتجميع أو تشكيل زاوية الشعاع الواسعة لتطبيقات محددة.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الثنائيات الباعثة للضوء حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. نفذ احتياطات التعامل القياسية للتفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع.
• سلامة العين والجلد:يمكن أن تكون الأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UV-A) بموجة 365 نانومتر ضارة. نفذ التدريع المناسب، وأقفال الأمان، وتحذيرات المستخدم في المنتج النهائي.

9. الموثوقية والاختبار

يخضع المنتج لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية، حيث تظهر النتائج عدم وجود أي فشل في أحجام العينات المختبرة. تشمل الاختبارات:

• اختبار عمر التشغيل في درجات حرارة منخفضة وغرفة عالية (LTOL, RTOL, HTOL).
• اختبار عمر التشغيل في درجة حرارة عالية ورطوبة (WHTOL).
• الصدمة الحرارية (TMSK).
• مقاومة حرارة اللحام (Reflow).
• اختبار قابلية اللحام.

يتم تعريف معايير الفشل من خلال التغيرات في الجهد الأمامي (±10%) والتدفق الإشعاعي (±30%) من القيم الأولية. تتحقق هذه الاختبارات من متانة المنتج للتطبيقات الصناعية.

10. المقارنة الفنية والاتجاهات

10.1 المزايا مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية

مقارنة بمصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات بخار الزئبق، يقدم هذا الثنائي الباعث للضوء:

• التشغيل/الإيقاف الفوري:لا يوجد وقت تسخين أو تبريد.
• عمر تشغيلي أطول:عشرات الآلاف من الساعات مقابل آلاف الساعات للمصابيح.
• كفاءة أعلى:مزيد من إخراج الأشعة فوق البنفسجية لكل واط كهربائي مدخل.
• حجم مضغوط ومرونة في التصميم:يمكن من معدات أصغر حجماً وأكثر ابتكاراً.
• بدون زئبق:تخلص أكثر أماناً للبيئة.
• طول موجي دقيق:إخراج طيفي ضيق يستهدف محفزات ضوئية محددة.

10.2 اتجاهات التطوير

يتم دفع سوق ثنائيات الأشعة فوق البنفسجية الباعثة للضوء باتجاه اتجاهات نحو:

• تدفق إشعاعي أعلى:زيادة كثافة الطاقة من المصادر الفردية والوحدات.
• تحسين كفاءة تحويل الطاقة من الشبكة (WPE):تقليل توليد الحرارة لمخرج ضوئي معين.
• تكلفة أقل لكل واط إشعاعي:جعل حلول الثنائيات الباعثة للضوء مجدية اقتصادياً لمزيد من التطبيقات.
• التوسع في نطاقات UVC:للتطبيقات المطهرة المباشرة (265-280 نانومتر)، على الرغم من أن هذا المنتج في نطاق UV-A.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على البيانات الفنية)

11.1 ما هو تيار التشغيل الذي يجب أن أستخدمه؟

يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 700 مللي أمبير، وهو تيار التشغيل النموذجي الموصى به للأداء المتوازن والعمر الافتراضي. يمكن تشغيله حتى الحد الأقصى المطلق البالغ 1000 مللي أمبير، ولكن هذا سيتطلب إدارة حرارية استثنائية وقد يقلل من العمر الافتراضي. راجع دائماً منحنى تخفيض التيار للحدود الحالية المعتمدة على درجة الحرارة.

11.2 كيف أفسر رموز التصنيف (Bin Codes)؟

تضمن رموز التصنيف أنك تتلقى ثنائيات باعثة للضوء بأداء متسق. على سبيل المثال، الطلب من تصنيف التدفق "TU" وتصنيف الطول الموجي "P3N" يضمن أجهزة بإخراج 1325-1430 ملي واط وطول موجة قياسي 365-370 نانومتر. حدد التصنيفات المطلوبة لتطبيقك لضمان أداء النظام.

11.3 ما مدى أهمية إدارة الحرارة؟

مهمة للغاية. تؤثر درجة حرارة التقاطع مباشرة على إخراج الضوء (انظر منحنى التدفق النسبي مقابل Tj) والموثوقية طويلة المدى. سيؤدي تجاوز أقصى درجة حرارة للتقاطع البالغة 125°م إلى تسريع التدهور ويمكن أن يتسبب في فشل سريع. تعد قيمة المقاومة الحرارية البالغة 5.1°م/واط أساسية لحساب مشتت الحرارة المطلوب.

11.4 هل يمكنني استخدام مصدر جهد لتشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء؟

لا. الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له تسامح ويتغير مع درجة الحرارة. سيؤدي مصدر الجهد الثابت إلى تيار غير منضبط، ومن المحتمل أن يتجاوز الحدود القصوى ويدمر الثنائي الباعث للضوء. سائق تيار ثابت أو دائرة تحديد تيار إلزاميان.

12. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم نظام تثبيت موضعي بالأشعة فوق البنفسجية

1. المتطلبات:جهاز محمول باليد لتثبيت المواد اللاصقة لطب الأسنان، يتطلب بقعة مركزة من الأشعة فوق البنفسجية بموجة 365 نانومتر بشدة ثابتة لدورات مدتها 10 ثوانٍ.
2. اختيار الثنائي الباعث للضوء:تم اختيار هذا الثنائي الباعث للضوء بموجة 365 نانومتر لتدفقه الإشعاعي العالي وطوله الموجي المناسب.
3. تصميم السائق:تم تطوير سائق تيار ثابت مضغوط يعمل بالبطارية مضبوط على 700 مللي أمبير، مع دائرة مؤقت لنبضة الـ 10 ثوانٍ.
4. التصميم الحراري:يتم تركيب الثنائي الباعث للضوء على لوحة مطبوعة ذات قلب معدني صغيرة (MCPCB) داخل جسم الأداة المحمولة باليد، والتي تعمل كمشتت للحرارة. تساعد دورة العمل (10 ثوانٍ تشغيل، 50 ثانية إيقاف) في إدارة تراكم الحرارة.
5. التصميم البصري:يتم وضع عدسة تجميع بسيطة فوق الثنائي الباعث للضوء لتركيز الشعاع الواسع بزاوية 130° إلى بقعة أصغر وأكثر كثافة عند مسافة العمل.
6. النتيجة:أداة تثبيت موثوقة تعمل فوراً، وتتفوق على الأنظمة القديمة القائمة على المصابيح في الحجم والسرعة والعمر الافتراضي، دون أي تأخير في التسخين لطبيب الأسنان.

13. مبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو مصدر ضوء شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر الأنود والكاثود، تتحد الإلكترونات والفجوات داخل المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على مواد مثل AlGaN أو InGaN لانبعاث الأشعة فوق البنفسجية). تُطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لمواد أشباه الموصلات المستخدمة طول موجة الفوتونات المنبعثة، والتي في هذه الحالة تكون في طيف الأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UV-A) حول 365 نانومتر. زاوية الرؤية الواسعة هي نتيجة تصميم العبوة والعدسة الأساسية فوق الشريحة.