وثيقة بيانات تقنية لمصباح UVA LED 2835 SMD - عبوة 2.8x3.5 مم - 3.2-3.8 فولت - 60 مللي أمبير - 365-370 نانومتر - باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لسلسلة من مصابيح الأشعة فوق البنفسجية من النوع A (UVA) عالية الأداء، والمحفوظة في عبوة سطحية مدمجة (SMD). المجال التطبيقي الأساسي لهذه المكونات هو في الأنظمة التي تتطلب انبعاثًا مضبوطًا للأشعة فوق البنفسجية ضمن نطاق 365-370 نانومتر.

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة من المنتجات كفاءتها الإشعاعية العالية، مما يعني مخرجات بصرية أكثر لكل وحدة من المدخلات الكهربائية، وملف استهلاك طاقة منخفض. يتميز الجهاز بزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يضمن إشعاعًا واسعًا وموحدًا في تطبيقاته المستهدفة. شكله، الذي يبلغ طوله 2.8 ملم وعرضه 3.5 ملم، يجعله مناسبًا للتكامل في التجميعات الإلكترونية الحديثة المحدودة المساحة.

تم تصميم المنتج للامتثال للمعايير البيئية والسلامة الدولية الرئيسية. تم التأكد من أنه متوافق مع توجيه RoHS (تقييد المواد الخطرة)، ويتم تصنيعه باستخدام عمليات خالية من الرصاص، ويلتزم بلائحة الاتحاد الأوروبي REACH. علاوة على ذلك، فهو يلبي متطلبات الخلو من الهالوجين، مع الحفاظ على محتوى البروم (Br) والكلور (Cl) أقل من الحدود المحددة (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون).

1.1 التطبيقات المستهدفة

الطول الموجي المحدد وخصائص الإخراج يجعلان هذه السلسلة من مصابيح LED مثالية للعديد من التطبيقات المتخصصة:

• تصلب أظافر الجل بالأشعة فوق البنفسجية:تُستخدم في أجهزة تصلب طلاء الأظافر القائم على الجل.
• كشف النقود المزورة بالأشعة فوق البنفسجية:تُستخدم في الماسحات الضوئية والكاشفات للكشف عن ميزات الأمان على الأوراق النقدية أو المستندات أو المنتجات التي تتوهج تحت ضوء UVA.
• مصائد البعوض بالأشعة فوق البنفسجية:تُدمج في أجهزة اصطياد الحشرات حيث يجذب ضوء UVA الحشرات الطائرة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر (I_F):120 مللي أمبير
• أقصى مقاومة للتفريغ الكهروستاتيكي (نموذج جسم الإنسان):2000 فولت
• المقاومة الحرارية (R_th):25 درجة مئوية/واط. تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية انتقال الحرارة من تقاطع LED إلى وسادة اللحام. القيمة الأقل هي الأفضل لإدارة الحرارة.
• أقصى درجة حرارة للتقاطع (T_J):110 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة عند شريحة أشباه الموصلات نفسها هذا الحد.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_Opr):-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_Stg):-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف نقطة التشغيل النموذجية والأداء لكود الطلب المدرج أدناه. يتم أخذ جميع القياسات عادةً عند درجة حرارة وسادة لحام تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• التيار الأمامي (I_F):60 مللي أمبير (نقطة التشغيل النموذجية)
• الجهد الأمامي (V_F):3.2 فولت إلى 3.8 فولت (عند I_F= 60 مللي أمبير)
• الطول الموجي القياسي (λ_P):365 نانومتر إلى 370 نانومتر
• التدفق الإشعاعي (Φ_e):
  • الحد الأدنى: 70 ملي واط
  • النموذجي: 90 ملي واط
  • الحد الأقصى: 130 ملي واط

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي الحدود الدنيا المحددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف التدفق الإشعاعي

يتم تصنيف مصابيح LED بناءً على الحد الأدنى لمخرجات التدفق الإشعاعي عند تيار التشغيل. تمثل رموز التصنيف (R5, R6, R7, R8, R9, S1) مستويات إخراج متزايدة، من حد أدنى 70 ملي واط (R5) حتى 130 ملي واط (S1). التسامح في القياس هو ±10%.

3.2 تصنيف الطول الموجي القياسي

يتم التحكم في الطول الموجي بدقة. تقع جميع الأجهزة في هذه السلسلة ضمن تصنيف واحد يحمل علامة "U36"، والذي يضمن طولًا موجيًا قياسيًا بين 365 نانومتر و370 نانومتر، مع تسامح قياس يبلغ ±1 نانومتر.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم أيضًا فرز الأجهزة حسب انخفاض جهد التشغيل الأمامي عند 60 مللي أمبير. تم تعريف ثلاثة تصنيفات:

• 3234: V_F= 3.2 فولت - 3.4 فولت
• 3436: V_F= 3.4 فولت - 3.6 فولت
• 3638: V_F= 3.6 فولت - 3.8 فولت

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 جهد التشغيل الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى IV)

يوضح المنحنى المقدم العلاقة غير الخطية بين الجهد المطبق عبر LED والتيار الناتج. لمشغل تيار ثابت مضبوط على 60 مللي أمبير، سيكون انخفاض الجهد المتوقع ضمن نطاق 3.2-3.8 فولت كما هو محدد في الخصائص الكهربائية. يوضح المنحنى كيف يزداد الجهد مع التيار، مما يؤكد الحاجة إلى تنظيم التيار المناسب، وليس تنظيم الجهد، للتحكم في إخراج الضوء ومنع الانحراف الحراري.

4.2 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني أن المخرجات البصرية (التدفق الإشعاعي) تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي. زيادة تيار التشغيل ستزيد من إخراج الضوء. ومع ذلك، فإن التشغيل فوق 60 مللي أمبير الموصى بها سيولد المزيد من الحرارة، مما قد يقلل من الكفاءة والعمر الافتراضي، كما هو موضح في منحنى تخفيض التصنيف.

4.3 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

هذه خاصية حرجة لإدارة الحرارة. يوضح المنحنى أنه مع زيادة درجة حرارة التقاطع (T_J)، ينخفض إخراج التدفق الإشعاعي. يسلط معامل الحرارة السالب هذا الضوء على أهمية التصميم الحراري الفعال (مثل استخدام لوحة دوائر مطبوعة بها ثقوب حرارية، ومساحة نحاسية كافية، وربما مشتت حراري) للحفاظ على درجة حرارة تقاطع LED منخفضة قدر الإمكان أثناء التشغيل، مما يضمن إخراج ضوء مستقر وأقصى.

4.4 الطول الموجي القياسي مقابل درجة حرارة التقاطع

الطول الموجي القياسي لانبعاث LED يعتمد قليلاً على درجة الحرارة. يقوم هذا الرسم البياني بتحديد هذا التحول لجهاز UVA هذا. فهم هذا التحول مهم للتطبيقات التي يكون فيها الطول الموجي الدقيق حاسمًا، كما هو الحال في عمليات التصلب أو التألق الفلوري.

4.5 توزيع الطيف

يظهر مخطط التوزيع الطيفي النسبي شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لمصباح UVA LED هذا، يتركز الانبعاث حول الذروة 365-370 نانومتر مع عرض طيفي مميز. هذه المعلومات حيوية للتطبيقات الحساسة لنطاقات طيفية فوق بنفسجية محددة.

4.6 منحنى تخفيض التصنيف (Derating)

يوفر منحنى تخفيض التصنيف أقصى تيار تشغيل أمامي مستمر مسموح به بناءً على درجة الحرارة المقاسة عند وسادة اللحام (الجانب الموجب). مع ارتفاع درجة حرارة وسادة اللحام، يجب تقليل الحد الأقصى لتيار التشغيل الآمن لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة تقاطع وهي 110 درجة مئوية. هذا المنحنى ضروري لتصميم أنظمة موثوقة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يحتوي غلاف LED على مساحة مستطيلة تبلغ 2.8 ملم × 3.5 ملم. تحدد الرسومات الأبعادية التفصيلية الموضع الدقيق لوسائد اللحام، وهندسة العدسة، وموقع الوسادة الحرارية. يُلاحظ أن الوسادة الحرارية متصلة كهربائيًا بالقطب السالب. التسامحات الأبعادية القياسية هي ±0.2 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تحذر ملاحظة التعامل الحرجة من تطبيق قوة على العدسة، لأن ذلك قد يتسبب في فشل الجهاز.

5.2 تصميم وسادة اللحام والقطبية

يحدد مخطط نمط اللحام بوضوح وسائد القطب الموجب والقطب السالب. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع. يتضمن التصميم وسادة حرارية مركزية لتسهيل نقل الحرارة من شريحة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 عملية لحام إعادة التدفق (Reflow)

تعتبر سلسلة UVA LED هذه مناسبة لعمليات تجميع تكنولوجيا التركيب السطحي القياسية (SMT). تشمل الإرشادات الرئيسية:

• يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من مرتين على نفس الجهاز لتجنب الإجهاد الحراري.
• يجب تقليل الإجهاد الميكانيكي على جسم LED خلال مرحلة التسخين من اللحام إلى الحد الأدنى.
• يجب ألا تنحني أو تنثني لوحة الدوائر بعد لحام مصابيح LED في مكانها.
• إذا تم استخدام مادة لاصقة، فيجب أن تتبع عملية التصلب ملفات الفرن القياسية المتوافقة مع المكون.

يتم اقتراح ملف لحام إعادة تدفق نموذجي، يوضح العلاقة الزمنية-الحرارية الموصى بها لمراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد لضمان وصلة لحام موثوقة دون الإضرار بـ LED.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 التعبئة على شريط وبكرة

لتجميع الالتقاط والوضع الآلي، يتم توريد مصابيح LED على شريط ناقل بارز ملفوف على بكرات. كمية التعبئة القياسية هي 2000 قطعة لكل بكرة. يتم توفير رسومات أبعاد تفصيلية لجيوب الشريط الناقل والبكرة نفسها، مع تسامحات نموذجية تبلغ ±0.1 ملم.

7.2 حساسية الرطوبة والتخزين

يتم تعبئة المكونات في أكياس حاجزة مقاومة للرطوبة لمنع امتصاص الرطوبة الجوية، مما قد يتسبب في "انفجار" (تشقق الغلاف) أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة. بمجرد فتح الكيس المغلق، يجب استخدام المكونات خلال إطار زمني محدد أو تجفيفها وفقًا لإرشادات IPC/JEDEC القياسية قبل اللحام.

7.3 تسمية المنتج (كود الطلب)

كود الطلب الكامل هو سلسلة منظمة تشفر جميع المواصفات الرئيسية. على سبيل المثال:UVA2835TZ0112-PUA6570120X38060-2Tيتحلل على النحو التالي:

• UVA2835TZ0112:رقم الجزء الأساسي (UVA، عبوة 2835، مادة PCT، مع زينر، 1 شريحة، زاوية 120°).
• P:اتجاه الشريحة (الجانب P لأعلى).
• UA:كود مؤشر تجسيد اللون (UVA).
• 6570:كود نطاق الطول الموجي.
• 120:كود مواصفات أقصى تدفق إشعاعي.
• X38:نطاق جهد التشغيل الأمامي (3.2 فولت - 3.8 فولت).
• 060:تصنيف التيار الأمامي (60 مللي أمبير).
• 2:نوع التعبئة (2000 قطعة لكل بكرة).
• T:كود التعبئة على الشريط.

7.4 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة حقول للتتبع والتعريف:

• P/N:رقم الإنتاج الخاص بالشركة المصنعة.
• QTY:كمية المكونات على البكرة.
• CAT / HUE / REF:رموز تصنيف التدفق الإشعاعي، واللون (الطول الموجي)، وجهد التشغيل الأمامي، على التوالي.
• LOT No:رقم الدفعة التصنيعية للتتبع.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 إدارة الحرارة

نظرًا للمقاومة الحرارية البالغة 25 درجة مئوية/واط والتأثير السلبي لدرجة الحرارة على الإخراج والطول الموجي، فإن تبديد الحرارة الفعال له أهمية قصوى. يجب على المصممين:

• استخدام لوحة دوائر مطبوعة بنمط وسادة حرارية مخصص متصل بمستويات أرضية داخلية أو مناطق نحاسية كبيرة.
• دمج ثقوب حرارية متعددة تحت الوسادة الحرارية لـ LED لنقل الحرارة إلى طبقات PCB أخرى أو مشتت حراري خارجي.
• الرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف لضمان أن تيار التشغيل مناسب لأقصى درجة حرارة متوقعة لوسادة اللحام في التطبيق.

8.2 التشغيل الكهربائي

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يوصى بشدة بدائرة مشغل تيار ثابت بدلاً من مقاومة متسلسلة بسيطة أو مصدر جهد، خاصة للإخراج المتسق وطول العمر. يجب تصميم المشغل لتزويد 60 مللي أمبير ثابتة (أو تيار أقل وفقًا لمتطلبات تخفيض التصنيف) ويجب أن يكون قادرًا على تحمل نطاق جهد التشغيل الأمامي من 3.2 فولت إلى 3.8 فولت.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 120 درجة حزمة واسعة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا فوق بنفسجيًا مركزًا أو متوازيًا، ستكون البصريات الثانوية (العدسات أو العواكس) ضرورية. يجب أن تكون مادة هذه البصريات شفافة لأطوال موجات UVA (مثل الزجاج المتخصص أو البلاستيك المستقر للأشعة فوق البنفسجية مثل PMMA).

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح الأشعة فوق البنفسجية ذات الثقب المار القديمة أو عبوات SMD الأكبر، يقدم مصباح UVA LED 2835 هذا مزايا كبيرة:

• الحجم والتكامل:يسمح الشكل المدمج 2835 بوضع بكثافة أعلى والتكامل في أجهزة حديثة أصغر.
• الكفاءة:تؤدي الكفاءة الإشعاعية العالية إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتقليل توليد الحرارة لمخرجات ضوئية معينة.
• العمر الافتراضي:عادة ما يكون لمصابيح LED ذات الحالة الصلبة عمر تشغيلي أطول بكثير من المصابيح فوق البنفسجية التقليدية.
• التشغيل/الإيقاف الفوري:تصل مصابيح LED إلى أقصى إخراج على الفور، على عكس بعض المصابيح التي تتطلب وقتًا للإحماء.
• البيئية:يوافق الامتثال لـ RoHS، والخالي من الهالوجين، وREACH اللوائح البيئية العالمية الصارمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين التدفق الإشعاعي (mW) والتدفق الضوئي (lm)؟

التدفق الضوئي (يقاس باللومن) يتم ترجيحه بحساسية العين البشرية (الرؤية الضوئية). التدفق الإشعاعي (يقاس بالواط) هو إجمالي الطاقة البصرية المنبعثة، بغض النظر عن الرؤية. نظرًا لأن ضوء UVA غير مرئي إلى حد كبير للبشر، يتم تحديد أدائه بشكل صحيح بالتدفق الإشعاعي (mW).

10.2 لماذا يعتبر مشغل التيار الثابت ضروريًا؟

يختلف جهد التشغيل الأمامي لـ LED مع درجة الحرارة ومن وحدة إلى أخرى (كما هو موضح في التصنيف). سيؤدي مصدر الجهد الثابت إلى تباينات كبيرة في التيار، مما يؤدي إلى إخراج ضوء غير متسق وتلف محتمل بسبب التيار الزائد. يضمن مصدر التيار الثابت أداءً مستقرًا وقابلًا للتنبؤ.

10.3 هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند أقصى تيار له وهو 120 مللي أمبير؟

الحد الأقصى المطلق للتصنيف البالغ 120 مللي أمبير هو حد إجهاد، وليس حالة تشغيل موصى بها. سيتسبب التشغيل المستمر عند هذا التيار في توليد حرارة مفرطة، ومن المحتمل أن يتجاوز أقصى درجة حرارة تقاطع ما لم يتم استخدام حل تبريد استثنائي. تيار التشغيل الموصى به هو 60 مللي أمبير، كما هو محدد في جدول الخصائص الكهربائية. يجب الرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف لأي تشغيل فوق درجة حرارة الغرفة.

10.4 كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

اختر التصنيفات بناءً على الحدود الدنيا لتطبيقك. على سبيل المثال، إذا كان نظامك يحتاج إلى 90 ملي واط على الأقل من إخراج الأشعة فوق البنفسجية، فيجب عليك تحديد التصنيفات R7 أو R8 أو R9 أو S1. إذا كانت دائرة المشغل الخاصة بك لها قيود جهد صارمة، فقد تحتاج إلى تحديد تصنيف جهد تشغيل أمامي معين (مثل 3234). يتضمن كود الطلب الكامل هذه الاختيارات للتصنيفات.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

11.1 الحالة: كاشف النقود المزورة المحمول بالأشعة فوق البنفسجية

هدف التصميم:إنشاء جهاز محمول يعمل بالبطارية للتحقق من العملات.

التنفيذ:يمكن تشغيل مجموعة من 4-6 من مصابيح UVA LED هذه على التوالي بواسطة محول رفع صغير وفعال/مشغل تيار ثابت يعمل ببطارية ليثيوم أيون 3.7 فولت. تلغي زاوية الحزمة الواسعة 120° الحاجة إلى بصريات معقدة، مما يسمح بوضع بسيط خلف نافذة نافذة للأشعة فوق البنفسجية. يحافظ الحجم المدمج 2835 على صغر حجم لوحة الدوائر المطبوعة. إدارة الحرارة أقل أهمية هنا بسبب الاستخدام المتقطع قصير المدى النموذجي لمثل هذا الجهاز. سيختار المصمم تصنيف تدفق إشعاعي (مثل R7 أو أعلى) لضمان شدة إضاءة كافية.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

تعمل مصابيح UVA LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مواد أشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد تشغيل أمامي عبر تقاطع p-n لشريحة LED، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي المحدد لهذه الفوتونات (في هذه الحالة، 365-370 نانومتر) بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في بناء الشريحة، والتي تتضمن عادةً نيتريد الألومنيوم الغاليوم (AlGaN) أو مركبات III-nitride مماثلة. إشعاع UVA المنبعث غير مرئي للعين البشرية ولكنه يمكن أن يسبب التألق في مواد معينة ويبدأ تفاعلات كيميائية ضوئية، وهو أساس تطبيقاته في التصلب والكشف.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتقدم مجال مصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية بسرعة. تشمل الاتجاهات الرئيسية:

• زيادة الكفاءة:يهدف البحث المستمر إلى تحسين كفاءة الحائط (الطاقة البصرية الخارجة / الطاقة الكهربائية الداخلة) لمصابيح UVA LED، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• أطوال موجية أقصر:يستمر التطوير نحو مصابيح UVB وUVC موثوقة وفعالة للتطبيقات في التعقيم، والعلاج الطبي، والاستشعار.
• كثافة طاقة أعلى:تتيح التحسينات في تصميم الشريحة وإدارة الحرارة للتغليف أجهزة فردية ذات إخراج تدفق إشعاعي أعلى.
• تحسين العمر الافتراضي والموثوقية:تمدد التطورات في المواد والتغليف العمر التشغيلي لمصابيح LED للأشعة فوق البنفسجية، مما يجعلها قابلة للتطبيق لمزيد من التطبيقات الصناعية المتطلبة.
• تخفيض التكلفة:مع زيادة أحجام التصنيع ونضج العمليات، تستمر تكلفة كل ملي واط من إخراج الأشعة فوق البنفسجية في الانخفاض، مما يفتح تطبيقات سوقية جديدة.