ورقة بيانات LED UVC من نوع ELUC3535NUB - أبعاد 3.45x3.45x1.1 مم - جهد 5.0-7.0 فولت - قدرة 0.7 واط - طول موجي 270-285 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة ELUC3535NUB حلاً عالي الموثوقية قائم على السيراميك، مُصمم خصيصًا للتطبيقات المتطلبة للأشعة فوق البنفسجية (UVC). تم تصميم هذا المنتج لتقديم أداء ثابت في البيئات التي تكون فيها الفعالية الجرثومية أمرًا بالغ الأهمية. تكمن ميزته الأساسية في الهيكل السيراميكي المتين، الذي يوفر إدارة حرارية ممتازة، وهو عامل حاسم للحفاظ على عمر LED واستقرار خرج الطاقة في تطبيقات UVC. السوق المستهدف الرئيسي يشمل مصنعي أنظمة تعقيم المياه والهواء والأسطح، بالإضافة إلى المعدات الطبية والمخبرية التي تتطلب مصادر ضوء UVC موثوقة.

1.1 الميزات الرئيسية والتطبيقات

يتميز ELUC3535NUB بعدة خصائص محددة تجعله مناسبًا للتطبيقات الاحترافية للأشعة فوق البنفسجية من النوع C. إنه باعث LED UVC عالي القدرة. البعد الفيزيائي مضغوط بحجم 3.45 مم × 3.45 مم بارتفاع 1.1 مم، مما يجعله مناسبًا للتصاميم المحدودة المساحة. يحتوي على حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) تصل إلى 2 كيلو فولت (HBM)، مما يعزز متانته ضد التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل والتركيب. يوفر الجهاز زاوية رؤية واسعة نموذجية تبلغ 120 درجة، مما يوفر تغطية إشعاعية واسعة. وهو متوافق بالكامل مع توجيهية RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وخالي من الرصاص، ويلتزم بأنظمة الاتحاد الأوروبي REACH، ويطابق معايير المواد الخالية من الهالوجين مع حدود صارمة لمحتوى البروم والكلور (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). التطبيق الأساسي لهذه السلسلة من LED هو التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية، بما في ذلك تطهير المياه والهواء والأسطح.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا موضوعيًا ومفصلاً للمعلمات التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات، موضحًا أهميتها لمهندسي التصميم.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. بالنسبة لـ ELUC3535NUB، الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 150 مللي أمبير. الحد الأقصى لمقاومة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) (نموذج جسم الإنسان) هو 2000 فولت. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع (T_J) هو 90 درجة مئوية. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى وسادة اللحام (R_th) محددة بـ 20 درجة مئوية/واط، مما يشير إلى مدى فعالية نقل الحرارة بعيدًا عن تقاطع أشباه الموصلات. نطاق درجة حرارة التشغيل (T_Opr) هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين (T_Stg) هو من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. تشغيل LED ضمن هذه الحدود أمر أساسي لضمان الموثوقية.

2.2 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم قياس الخرج الضوئي الأساسي بوحدة التدفق الإشعاعي (مللي واط)، وليس التدفق الضوئي (لومن)، لأن هذا باعث للأشعة فوق البنفسجية غير المرئية. بالنسبة لرقم الجزء المثال ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q، الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي هو 8 مللي واط، النموذجي هو 10 مللي واط، والحد الأقصى هو 15 مللي واط، وكلها مقاسة عند تيار أمامي قدره 100 مللي أمبير. نطاق الطول الموجي القمة لهذا المثال هو 270-285 نانومتر، مما يضعه بقوة ضمن طيف UVC المعروف بخصائصه الجرثومية. نطاق الجهد الأمامي (V_F) عند 100 مللي أمبير محدد من 5.0 فولت إلى 7.0 فولت. التيار الأمامي الاسمي للاختيار والتصنيف هو 100 مللي أمبير.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية. هذا يسمح للمصممين باختيار وحدات LED ذات خصائص مضبوطة بدقة.

3.1 مجموعات التدفق الإشعاعي

يتم تصنيف التدفق الإشعاعي إلى فئتين: المجموعة Q1 تغطي من 8 مللي واط كحد أدنى إلى 10 مللي واط كحد أقصى. المجموعة Q2 تغطي من 10 مللي واط كحد أدنى إلى 15 مللي واط كحد أقصى. التسامح في قياس التدفق الإشعاعي هو ±10%.

3.2 مجموعات الطول الموجي القمة

الطول الموجي القمة بالغ الأهمية لكفاءة التعقيم. المجموعات هي: U27A (من 270 نانومتر إلى 275 نانومتر)، U27B (من 275 نانومتر إلى 280 نانومتر)، و U28 (من 280 نانومتر إلى 285 نانومتر). التسامح في القياس هو ±1 نانومتر.

3.3 مجموعات الجهد الأمامي

تساعد مجموعات الجهد الأمامي في تصميم دوائر تشغيل متسقة. يتم تعريف المجموعات عند I_F=100 مللي أمبير: 5055 (من 5.0 فولت إلى 5.5 فولت)، 5560 (من 5.5 فولت إلى 6.0 فولت)، 6065 (من 6.0 فولت إلى 6.5 فولت)، و 6570 (من 6.5 فولت إلى 7.0 فولت). التسامح في القياس هو ±2%.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 الطيف

يظهر منحنى الطيف قمة انبعاث ضيقة مركزة ضمن نطاق 270-285 نانومتر عند درجة حرارة الوسادة الحرارية 25 درجة مئوية. يوضح المنحنى نقاء LED في إصدار ضوء UVC مع الحد الأدنى من الأطوال الموجية غير المرغوب فيها، وهو مثالي للعمل الجرثومي المستهدف.

4.2 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا المنحنى علاقة شبه خطية بين التيار الأمامي والتدفق الإشعاعي النسبي حتى الحد الأقصى للتيار المقنن. يشير إلى أنه يمكن تعديل الخرج بشكل معتدل عن طريق تغيير تيار التشغيل، ولكن يجب إدارة التأثيرات الحرارية.

4.3 الطول الموجي القمة مقابل التيار

يظهر الطول الموجي القمة تحولاً ضئيلاً مع زيادة التيار الأمامي، مما يدل على استقرار جيد. هذا مهم لأن الفعالية الجرثومية تعتمد بشكل كبير على الطول الموجي.

4.4 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يوضح منحنى IV العلاقة الأسية المميزة للدايود. يظهر الجهد الأمامي يزداد مع التيار، عادة بين 5.0 فولت و 7.0 فولت عند نقطة التشغيل الاسمية 100 مللي أمبير.

4.5 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة الحرارة المحيطة

هذا المنحنى حاسم لتصميم إدارة الحرارة. يظهر أن خرج التدفق الإشعاعي يتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. يلزم وجود غرفة تبريد فعالة للحفاظ على قدرة الخرج، خاصة وأن درجة حرارة التقاطع القصوى محددة بـ 90 درجة مئوية.

4.6 منحنى تخفيض القدرة

يوفر منحنى تخفيض القدرة الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي عند درجات حرارة محيطة مختلفة. لمنع تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى، يجب تقليل تيار التشغيل مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. هذا الرسم البياني أساسي لتصميم أنظمة موثوقة.

4.7 نمط الإشعاع النموذجي

يؤكد مخطط نمط الإشعاع على زاوية الرؤية البالغة 120 درجة (حيث تنخفض الشدة إلى نصف القيمة القصوى). النمط عادة ما يكون لامبرتيان، مما يوفر تغطية واسعة ومتساوية وهو مفيد لغرف التعقيم.

5. معلومات الميكانيكا والهيكل

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يحتوي LED على قاعدة مربعة بقياس 3.45 مم × 3.45 مم بارتفاع 1.1 مم. يحدد الرسم البعدي جميع الأطوال الحرجة، بما في ذلك قبة العدسة. التسامح عادة ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تكوين وسادات اللحام والقطبية

تم تعريف نمط وسادات اللحام بوضوح. الوسادة 1 هي الأنود (+)، الوسادة 2 هي الكاثود (-)، والوسادة 3 هي وسادة حرارية كبيرة. الوسادة الحرارية ضرورية لنقل الحرارة من الهيكل السيراميكي إلى لوحة الدوائر المطبوعة ويجب لحامها بشكل صحيح للحصول على أفضل أداء حراري.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 عملية لحام إعادة التدفق

ELUC3535NUB مناسب لعمليات SMT (تقنية التركيب السطحي) القياسية. يجب اتباع ملف تعريف محدد لللحام بإعادة التدفق، يُقدم عادة من قبل معدات التجميع أو مصنعي المعجون. تشمل التوصيات الرئيسية: معالجة أي لاصق وفقًا للعمليات القياسية، تجنب أكثر من دورة لحام بإعادة التدفق لمنع الإجهاد الحراري، تقليل الإجهاد الميكانيكي على LED أثناء التسخين، وتجنب ثني لوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام لمنع تشقق وصلة اللحام أو الشريحة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 تعبئة الشريط والبكرة

يتم توريد وحدات LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات. تحتوي البكرة القياسية على 1000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل والبكرة لتسهيل إعداد آلة الاختيار والوضع الآلية.

7.2 التعبئة المقاومة للرطوبة

للتخزين والشحن، يتم إغلاق البكرات داخل أكياس ألومنيوم مقاومة للرطوبة مع مجفف لحماية وحدات LED من الرطوبة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على قابلية اللحام وسلامة الجهاز.

7.3 وضع العلامات على المنتج

تحتوي ملصق البكرة على معلومات أساسية للتتبع والتعريف، بما في ذلك رقم الجزء (P/N)، الكمية (QTY)، ورقم الدفعة (LOT No.). قد يتضمن أيضًا رموز المجموعات للتدفق الإشعاعي (CAT)، الطول الموجي (HUE)، والجهد الأمامي (REF).

7.4 فك تسمية المنتج

رقم الجزء هو رمز منظم: ELUC3535NUB-P7085Q15070100-S22Q. يتم فك شفرته على النحو التالي: EL (رمز الشركة المصنعة)، UC (UVC)، 3535 (حجم الهيكل)، N (هيكل سيراميكي AIN)، U (طلاء ذهبي)، B (زاوية 120 درجة)، P (الطول الموجي القمة)، 7085 (270-285 نانومتر)، Q1 (مجموعة التدفق الإشعاعي)، 5070 (مجموعة الجهد الأمامي 5.0-7.0 فولت)، 100 (تيار 100 مللي أمبير)، S (نوع شريحة القاعدة الفرعية)، 2 (حجم شريحة 20 ميل)، 2 (شريحتان)، Q (عدسة زجاج كوارتز). يسمح هذا النظام بتحديد خصائص LED بدقة.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية. وهذا يشمل أجهزة تنقية المياه عند نقطة الاستخدام، وأنظمة تطهير هواء التكييف، ومطهرات الأسطح للإلكترونيات الاستهلاكية أو الأدوات الطبية، وتركيبات التعقيم الجرثومي. الطول الموجي 270-285 نانومتر فعال للغاية في تعطيل البكتيريا والفيروسات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى عن طريق إتلاف الحمض النووي/الحمض النووي الريبي الخاص بها.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

إدارة الحرارة:هذا هو عامل التصميم الأهم على الإطلاق. درجة حرارة التقاطع القصوى المنخفضة (90 درجة مئوية) والاعتماد الحراري الكبير للخرج يتطلبان مسارًا حراريًا فعالاً. استخدم لوحة دوائر مطبوعة (PCB) مع فتحات حرارية تحت الوسادة الحرارية متصلة بمستوى نحاسي كبير أو مشتت حراري خارجي.دائرة التشغيل:استخدم مشغل تيار ثابت مناسب لنطاق الجهد الأمامي (5.0-7.0 فولت) عند تيار التشغيل المطلوب (عادة 100 مللي أمبير). ضع في اعتبارك التعتيم أو التشغيل النبضي لإطالة العمر الافتراضي.المواد البصرية:تأكد من أن أي عدسات أو نوافذ أو أغلفة في مسار الضوء مصنوعة من مواد شفافة لـ UVC مثل زجاج الكوارتز أو بلاستيك معين من الدرجة المخصصة للأشعة فوق البنفسجية. الزجاج العادي والعديد من المواد البلاستيكية تحجب UVC.السلامة:إشعاع UVC ضار بالعيون والجلد. يجب أن تتضمن التصاميم أقفال أمان، ودرعًا، وتحذيرات لمنع تعرض المستخدم.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح الأشعة فوق البنفسجية التقليدية ذات بخار الزئبق، يقدم هذا LED مزايا كبيرة: التشغيل/الإيقاف الفوري، لا وقت تسخين، حجم مضغوط، متانة (لا زجاج، لا زئبق)، مرونة في التصميم، وإمكانية عمر افتراضي أطول إذا تمت إدارة الحرارة بشكل صحيح. مقارنة بوحدات LED UVC أخرى، تشمل المميزات الرئيسية لسلسلة ELUC3535NUB على الأرجح هيكلها السيراميكي AIN للأداء الحراري المتفوق، والحماية المدمجة من التفريغ الكهروستاتيكي 2 كيلو فولت، وامتثالها للمعايير البيئية الصارمة (RoHS، خالي من الهالوجين). توفر زاوية الرؤية 120 درجة تغطية أوسع من البدائل ذات الحزمة الأضيق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو العمر الافتراضي النموذجي لهذا LED؟

ج: على الرغم من عدم ذكره صراحة في ورقة البيانات هذه، فإن عمر LED UVC يعتمد بشكل كبير على ظروف التشغيل، وخاصة درجة حرارة التقاطع وتيار التشغيل. التشغيل عند أو أقل من التيار الموصى به مع مشتت حراري ممتاز يمكن أن يؤدي إلى عمر افتراضي يصل إلى آلاف الساعات. راجع تقارير العمر الافتراضي المنفصلة للحصول على بيانات L70/B50 (الوقت حتى 70% من خرج التدفق الإشعاعي).



س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد ثابت؟

ج: غير موصى به. وحدات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. قد يؤدي مصدر الجهد الثابت إلى هروب حراري بسبب معامل درجة الحرارة السالب للجهد الأمامي. استخدم دائمًا مشغل تيار ثابت.



س: كيف أختار المجموعة الصحيحة لتطبيقي؟

ج: للفعالية الجرثومية، رتب أولوية مجموعة الطول الموجي (U27A، U27B، U28) بناءً على قمة الامتصاص للكائنات الحية الدقيقة المستهدفة. للحصول على خرج ضوئي متسق عبر عدة وحدات LED في مصفوفة، حدد مجموعة تدفق إشعاعي ضيقة (مثل Q1). لكفاءة تصميم المشغل، تقلل مجموعة الجهد الأمامي الأضيق من تباين الطاقة.



س: هل العدسة مطلوبة؟

ج: يحتوي الجهاز على عدسة زجاج كوارتز مدمجة توفر حزمة بزاوية 120 درجة. قد تتم إضافة بصريات ثانوية لتجميع أو تركيز الحزمة لتطبيقات محددة، ولكن يجب أن تكون شفافة لـ UVC.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم وحدة تطهير مياه مضغوطة

يقوم مصمم بإنشاء فلتر مياه عند نقطة الاستخدام مع تعقيم UVC مدمج. يختار ELUC3535NUB لقاعدة 3535 المضغوطة وهيكله السيراميكي. تحتوي الوحدة على غرفة تدفق كوارتز صغيرة. يستخدم المصمم 4 وحدات LED في مصفوفة لضمان تعرض جميع المياه. يصمم لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب ألومنيوم (MCPCB) ذات طبقتين لتعمل كركيزة كهربائية ومشتت حراري. يتم لحام الوسادة الحرارية لكل LED مباشرة على MCPCB. يوفر مشغل تيار ثابت 100 مللي أمبير لكل LED على التوازي (مع مقاومات تحديد تيار فردية للسلامة). يتم تشغيل وحدات LED في وضع النبض (على سبيل المثال، دورة عمل 50%) لتقليل متوسط درجة حرارة التقاطع وإطالة العمر الافتراضي. تم تصميم الغلاف ليكون محكم الضوء تمامًا لمنع أي تسرب لـ UVC، مع أقفال أمان تقطع الطاقة إذا تم فتح الغرفة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

تعمل وحدات LED UVC على نفس المبدأ الأساسي لوحدات LED المرئية: الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. بالنسبة لوحدات LED UVC (التي تصدر تحت 280 نانومتر)، فإن المنطقة النشطة تصنع عادة من سبائك نيتريد الألومنيوم جاليوم (AlGaN). تحقيق انبعاث فعال في نطاق الأشعة فوق البنفسجية العميقة يمثل تحديًا تكنولوجيًا بسبب جودة المواد وصعوبات استخراج الضوء، ولهذا السبب تمتلك وحدات LED UVC جهود أمامية أعلى وكفاءة كهربائية-ضوئية أقل مقارنة بوحدات LED المرئية.

13. اتجاهات التكنولوجيا والتطوير

يتم دفع سوق LED UVC من خلال التخلص العالمي التدريجي من مصابيح الزئبق والطلب على حلول تعقيم أكثر أمانًا ومرونة. تشمل الاتجاهات الرئيسية:زيادة قدرة الخرج والكفاءة:يهدف البحث والتطوير المستمر إلى تحسين التدفق الإشعاعي لكل LED وكفاءة التحويل الكهربائي-الضوئي (القدرة البصرية الخارجة / القدرة الكهربائية الداخلة)، مما يقلل من تكلفة النظام وحجمه.أطوال موجية أطول:يستمر البحث في وحدات LED التي تصدر حول 260-280 نانومتر حيث يقع هذا النطاق بالقرب من قمة امتصاص الحمض النووي للعديد من مسببات الأمراض.تحسين الموثوقية والعمر الافتراضي:التقدم في مواد التغليف (مثل السيراميك AIN المستخدم هنا)، وتصميم الشريحة، وإدارة الحرارة يطيل العمر التشغيلي، مما يجعل وحدات LED قابلة للتطبيق لمزيد من التطبيقات التي تعمل على مدار الساعة.خفض التكلفة:مع زيادة أحجام التصنيع وتحسين الغلة، ينخفض سعر كل مللي واط من خرج UVC باطراد، مما يفتح آفاقًا جديدة للتطبيقات الاستهلاكية والصناعية.