ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء UVC3535CZ0215 - 3.5x3.5x0.99 مم - 5.0-8.0 فولت - 0.7 واط - 270-285 نانومتر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة UVC3535CZ0215 حلاً عالي الموثوقية لثنائي باعث للضوء UVC المبني على السيراميك، والمصمم خصيصًا للتطبيقات المتطلبة للأشعة فوق البنفسجية. تم تصميم هذا المنتج لتقديم أداء ثابت في البيئات التي تكون فيها المتانة واستقرار الخرج البصري أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية

تنبع المزايا الأساسية لهذه السلسلة من ثنائيات الإضاءة من بنيتها المادية وتصميمها الكهربائي. توفر العبوة السيراميكية إدارة حرارية فائقة مقارنة بالبدائل البلاستيكية، مما يساهم بشكل مباشر في إطالة العمر التشغيلي واستقرار خرج التدفق الإشعاعي. يوفر الصمام الثنائي زينر المدمج حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) تصل إلى 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يعزز بشكل كبير متانة المكون ضد التعامل معه والاضطرابات الكهربائية البيئية. علاوة على ذلك، يتوافق المنتج مع التوجيهات البيئية والسلامة الرئيسية بما في ذلك RoHS، وهو خالٍ من الرصاص، ويلتزم بمعايير EU REACH والخالي من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون)، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات المتطلبات التنظيمية الصارمة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

التطبيق الرئيسي لهذه السلسلة من ثنائيات الإضاءة UVC هو التعقيم والتطهير بالأشعة فوق البنفسجية. يعد نطاق الطول الموجي 270-285 نانومتر فعالاً بشكل خاص في تعطيل الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والفيروسات والعفن من خلال إتلاف الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA الخاص بها. تشمل حالات الاستخدام المحددة أنظمة تنقية المياه، ووحدات تطهير الهواء، وأجهزة تعقيم الأسطح في البيئات الصحية، ومنتجات التعقيم للمستهلكين. تسهل زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 150 درجة التصميمات التي تتطلب تغطية مساحة واسعة دون الحاجة إلى عدسات ثانوية بصرية معقدة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

إن الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية أمر ضروري لدمج المنتج بنجاح في المنتج النهائي.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 150 مللي أمبير. الحد الأقصى المطلق لدرجة حرارة التقاطع (T_J) هو 90 درجة مئوية. يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ويمكن تخزينه من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى وسادة اللحام (R_th) محددة بـ 20 درجة مئوية/واط، وهي رقم رئيسي لتصميم المشتت الحراري.

2.2 الخصائص الضوئية والكهربائية

لرمز الطلب المحدد UVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1T، يكون الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي هو 8 مللي واط، والنموذجي هو 10 مللي واط، والحد الأقصى هو 15 مللي واط، وكلها مقاسة عند التيار الأمامي (I_F) البالغ 100 مللي أمبير. يتراوح الجهد الأمامي (V_F) عند هذا التيار من 5.0 فولت إلى 8.0 فولت. يكون انبعاث الطول الموجي القمة بين 270 نانومتر و 285 نانومتر. يجب على المصممين مراعاة نطاق V_Fهذا عند اختيار محرك تيار ثابت.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يتم تصنيف ثلاثة معايير رئيسية.

3.1 تصنيف التدفق الإشعاعي

يتم فرز التدفق الإشعاعي إلى مجموعتين: Q1 (8-10 مللي واط) و Q2 (10-15 مللي واط). يتيح ذلك للمصممين اختيار ثنائيات الإضاءة بناءً على ناتج الطاقة البصرية المطلوبة لتطبيقهم، مع تسامح قياس يبلغ ±10%.

3.2 تصنيف الطول الموجي القمة

يعد الطول الموجي القمة حاسمًا لفعالية التعقيم. المجموعات هي: U27A (270-275 نانومتر)، U27B (275-280 نانومتر)، و U28 (280-285 نانومتر)، مع تسامح قياس يبلغ ±1 نانومتر. يمكن للتطبيقات التي تستهدف أطياف تعطيل مسببات أمراض محددة اختيار المجموعة المناسبة.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي بزيادات قدرها 0.5 فولت من 5.0 فولت إلى 8.0 فولت (على سبيل المثال، 5055 لـ 5.0-5.5 فولت، 5560 لـ 5.5-6.0 فولت، إلخ)، مع تسامح قياس يبلغ ±2% عند 100 مللي أمبير. يساعد هذا التصنيف في تصميم دوائر محرك فعالة وإدارة الحمل الحراري عبر عدة ثنائيات إضاءة متصلة على التوالي أو التوازي.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية للتنبؤ بالأداء في العالم الحقيقي.

4.1 الطيف والتدفق النسبي مقابل التيار

يظهر منحنى الطيف ذروة نموذجية في نطاق UVC 270-285 نانومتر مع انبعاث ضئيل في النطاقات الأخرى. يكون منحنى التدفق الإشعاعي النسبي مقابل التيار الأمامي شبه خطي حتى التصنيف 100 مللي أمبير، مما يشير إلى كفاءة تحويل جيدة من التيار إلى الضوء ضمن نطاق التشغيل.

4.2 العلاقات الحرارية والكهربائية

يظهر منحنى الطول الموجي القمة مقابل التيار تحولاً ضئيلاً (<5 نانومتر) عبر نطاق تيار التشغيل، مما يشير إلى ثبات اللونية. يوضح منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة الأسية المميزة للصمام الثنائي، وهي أمر بالغ الأهمية لتصميم المحرك. يظهر منحنى التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة الحرارة المحيطة انخفاض الناتج مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو سلوك نموذجي لثنائيات الإضاءة التي يجب تعويضها في الإدارة الحرارية.

4.3 منحنى تخفيض التصنيف

ربما يكون الأكثر أهمية للموثوقية، يرسم منحنى تخفيض التصنيف الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار لمنع درجة حرارة التقاطع من تجاوز 90 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند درجة حرارة محيطة 85 درجة مئوية، يتم تخفيض التصنيف بشكل كبير للتيار الأقصى من 150 مللي أمبير الحد الأقصى المطلق.

5. معلومات ميكانيكية وخاصة بالعبوة

5.1 الأبعاد الفيزيائية

أبعاد العبوة هي 3.5 مم (الطول) × 3.5 مم (العرض) × 0.99 مم (الارتفاع)، مع تسامح ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا القالب 3535 هو معيار صناعي شائع، مما يسهل تخطيط اللوحة المطبوعة وتجميع الالتقاط والوضع.

5.2 تكوين الوسادة والقطبية

يحتوي الجهاز على ثلاث وسادات: الوسادة 1 هي الأنود (+)، الوسادة 2 هي الكاثود (-)، والوسادة 3 هي وسادة حرارية مخصصة. الوسادة الحرارية ضرورية لنقل الحرارة بكفاءة من تقاطع LED إلى اللوحة المطبوعة ويجب لحامها بشكل صحيح إلى منطقة نحاسية مقابلة على اللوحة لتحقيق الأداء الحراري المحدد (R_th20 درجة مئوية/واط). سيؤدي اتصال القطبية غير الصحيح إلى منع إضاءة LED وقد يتلف الصمام الثنائي زينر الحماية الداخلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 عملية إعادة التدفق للحام

UVC3535CZ0215 مناسب لعمليات تقنية التركيب السطحي القياسية (SMT). تؤكد ورقة البيانات على أنه لا ينبغي إجراء إعادة التدفق للحام أكثر من مرتين لتجنب الإجهاد الحراري المفرط على العبوة السيراميكية ومواد رقاقة التثبيت الداخلية. أثناء التسخين، يجب تجنب الإجهاد الميكانيكي على جسم LED. بعد اللحام، لا ينبغي ثني اللوحة المطبوعة، لأن ذلك قد يتسبب في تشقق العبوة السيراميكية أو كسر وصلات اللحام.

6.2 ظروف التخزين

على الرغم من عدم تفصيل مستويات رطوبة التخزين بشكل صريح، يتم شحن المنتج في نظام تغليف مقاوم للرطوبة (انظر قسم التغليف)، مما يشير إلى أنه حساس لامتصاص الرطوبة. يوصى باتباع إجراءات التعامل القياسية لمستوى حساسية الرطوبة JEDEC (MSL) للعبوات السيراميكية إذا تم فتح الكيس، وعادةً ما يتضمن ذلك الخبز قبل إعادة التدفق إذا تم التعرض لفترة تتجاوز حدًا زمنيًا معينًا.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 تغليف الشريط والبكرة

يتم توريد ثنائيات الإضاءة على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات. كمية التعبئة القياسية هي 1000 قطعة لكل بكرة. يتم توفير أبعاد الشريط الحامل لضمان التوافق مع مغذيات معدات التجميع الآلي.

7.2 شحن مقاوم للرطوبة

يتم إغلاق البكرات داخل كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف للتحكم في الرطوبة أثناء التخزين والنقل. يتم وضع علامة على الكيس بمعلومات المنتج ذات الصلة.

7.3 فك تشفير تسمية المنتج

رمز الطلب الكاملUVC3535CZ0215-HUC7085008X80100-1Tمبني على النحو التالي:

• UVC3535CZ0215: رقم الجزء الأساسي يشير إلى UVC، عبوة سيراميكية 3.5x3.5 مم مع زينر، رقاقتين، زاوية 150 درجة.
• H: نوع الرقاقة (أفقي).
• UC: مؤشر تجسيد اللون (رمز خاص بـ UVC).
• 7085: نطاق الطول الموجي 270-285 نانومتر.
• 008: الحد الأدنى للتدفق الإشعاعي 8 مللي واط.
• X80: نطاق الجهد الأمامي 5.0-8.0 فولت.
• 100: التيار الأمامي 100 مللي أمبير.
• 1: رمز كمية التغليف (1000 قطعة).
• T: تغليف الشريط.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة المحرك

محرك تيار ثابت إلزامي للتشغيل المستقر وطول العمر. يجب أن يكون المحرك قادرًا على تقديم ما يصل إلى 100 مللي أمبير (أو نقطة التشغيل المختارة) وتحمل أقصى جهد أمامي يصل إلى 8.0 فولت لكل LED. عند توصيل عدة ثنائيات إضاءة على التوالي، يجب أن يتجاوز جهد الامتثال للمحرك مجموع أقصى V_Fلجميع ثنائيات الإضاءة بالإضافة إلى هامش الأمان. لا يُنصح عمومًا بالاتصال على التوازي دون موازنة تيار فردية بسبب اختلافات تصنيف V_F.

8.2 الإدارة الحرارية

المشتت الحراري الفعال غير قابل للتفاوض. باستخدام المقاومة الحرارية (R_th) البالغة 20 درجة مئوية/واط واستهلاك الطاقة (P_D= V_F* I_F)، يمكن حساب ارتفاع درجة الحرارة من الوسادة إلى التقاطع: ΔT = R_th* P_D. يجب أن تحتوي اللوحة المطبوعة على وسادة حرارية كبيرة بما يكفي ومتصلة جيدًا (الوسادة 3) ملحومة بمستوى نحاسي، ويفضل مع فتحات حرارية متصلة بالطبقات الداخلية أو السفلية. يجب الرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف لضمان بقاء درجة حرارة التقاطع أقل من 90 درجة مئوية عند تيار التشغيل المقصود وأقصى درجة حرارة محيطة.

8.3 اعتبارات بصرية وخاصة بالسلامة

إشعاع UVC ضار بجلد الإنسان وعينيه. يجب أن يتضمن تصميم المنتج النهائي ميزات أمان مثل مفاتيح القفل الداخلي، والدرع، وملصقات التحذير لمنع التعرض. توفر زاوية المشاهدة البالغة 150 درجة تغطية واسعة ولكنها قد تتطلب عواكس أو علب لتوجيه الضوء بكفاءة إلى السطح المستهدف. يجب أن تكون المواد المعرضة لـ UVC مقاومة للتدهور من التعرض الطويل للأشعة فوق البنفسجية (على سبيل المثال، قد تتحول بعض المواد البلاستيكية إلى اللون الأصفر أو تصبح هشة).

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز UVC3535CZ0215 من خلال عبوته السيراميكية والصمام الثنائي زينر المدمج. مقارنة بثنائيات الإضاءة UVC ذات العبوة البلاستيكية، يوفر الجسم السيراميكي موصلية حرارية فائقة، مما يؤدي إلى درجة حرارة تقاطع أقل محتملة عند نفس تيار القيادة، مما يترجم إلى عمر أطول (L70/B50) وناتج أكثر استقرارًا. تعد حماية ESD بقيمة 2 كيلو فولت ميزة موثوقية كبيرة، مما يقلل من معدلات الفشل أثناء التجميع والتعامل. يوفر التصنيف الصريح للطول الموجي، والتدفق، والجهد للمصممين معايير أداء يمكن التنبؤ بها، مما يتيح تسامحات نظامية أضيق.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما هو العمر التشغيلي النموذجي لهذا LED؟

على الرغم من أن ورقة البيانات لا توفر رسمًا بيانيًا لعمر L70/B50، إلا أن عمر ثنائيات الإضاءة UVC يتأثر بشدة بدرجة حرارة تقاطع التشغيل. الحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل بكثير من الحد الأقصى 90 درجة مئوية، ويفضل أقل من 60-70 درجة مئوية، من خلال التصميم الحراري الفعال هو العامل الأساسي في تحقيق آلاف الساعات من العمر التشغيلي.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد ثابت؟

لا. ثنائيات الإضاءة هي أجهزة تعمل بالتيار. لن ينظم مصدر الجهد الثابت التيار، مما يؤدي إلى الهروب الحراري والفشل السريع بسبب معامل درجة الحرارة السالب لجهد LED الأمامي. استخدم دائمًا محرك تيار ثابت أو دائرة تنظم التيار بنشاط.

10.3 كيف يمكنني تفسير مواصفة التدفق الإشعاعي (مللي واط) لتطبيق التعقيم الخاص بي؟

التدفق الإشعاعي (بالملي واط) هو إجمالي الطاقة البصرية المنبعثة في نطاق UVC. يعتمد التدفق المطلوب على جرعة الأشعة فوق البنفسجية لمسبب المرض المستهدف (تقاس بـ mJ/cm²)، والمسافة إلى الهدف، ووقت التعرض، وكفاءة النظام البصري. يجب عليك حساب الإشعاع المطلوب (μW/cm²) عند الهدف والعمل بشكل عكسي من خلال الكفاءة البصرية لنظامك لتحديد تدفق LED اللازم.

11. دراسة حالة تصميم واستخدام

السيناريو: تصميم عصا تعقيم سطحية محمولة باليد.يتطلب التصميم شكلًا مضغوطًا، وتشغيلًا بالبطارية، وتطهيرًا فعالاً في 5-10 ثوانٍ لكل تمريرة. تم اختيار UVC3535CZ0215 لقالبه الصغير 3535 وزاوية 150 درجة، مما يسمح بمجموعة بسيطة من 3-5 ثنائيات إضاءة لتغطية منطقة رأس العصا. تم تصميم بطارية ليثيوم أيون مع محرك تعزيز تيار ثابت لتوفير 80 مللي أمبير لكل LED (تم تخفيض التصنيف قليلاً للهامش الحراري في جهاز محمول باليد). تستخدم اللوحة المطبوعة طبقة نحاسية 2 أونصة مع وسادة حرارية كبيرة تحت مجموعة LED متصلة بعلبة الجهاز الألومنيوم عبر معجون حراري. تعمل العلبة كمشتت حراري. يضمن مفتاح أمان يعتمد على مقياس التسارع تشغيل ثنائيات الإضاءة فقط عندما تكون العصا مواجهة لأسفل نحو سطح، مما يمنع التعرض العرضي. تم اختيار مجموعة الطول الموجي U27B (275-280 نانومتر) لتوازنها بين الفعالية ضد مسببات الأمراض الشائعة والتوافق مع المواد.

12. مبدأ التشغيل

تعمل ثنائيات الإضاءة UVC على مبدأ الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة، وتحديدًا الهياكل القائمة على نيتريد الألومنيوم الغاليوم (AlGaN). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من رقاقة أشباه الموصلات، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحقيق الطول الموجي المحدد 270-285 نانومتر من خلال التحكم الدقيق في طاقة فجوة النطاق لطبقات AlGaN من خلال تركيب الألومنيوم الخاص بها. يتم امتصاص هذا الضوء فوق البنفسجي قصير الموجة عالي الطاقة (UV-C) بواسطة الحمض النووي DNA والحمض النووي الريبي RNA للكائنات الحية الدقيقة، مما يسبب ثنائيات الثايمين التي تمنع التكاثر وتؤدي إلى التعطيل أو موت الخلية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يركز سوق ثنائيات الإضاءة UVC على زيادة كفاءة المقبس الحائطي (قوة الخرج البصري لكل قوة كهربائية دخل)، والتي كانت تاريخيًا منخفضة مقارنة بثنائيات الإضاءة المرئية. التحسينات في النمو البلوري، وتصميم الرقاقة، وكفاءة استخراج العبوة تقود مكاسب الفعالية. اتجاه آخر هو تطوير ثنائيات إضاءة بأطوال موجية أقصر (على سبيل المثال، 220-230 نانومتر، المعروفة باسم Far-UVC)، والتي قد توفر أمانًا محسنًا للتعرض البشري مع الاحتفاظ بخصائص قتل الجراثيم. بالإضافة إلى ذلك، تظهر باعثات ذات رقاقة واحدة عالية الطاقة وعبوات متعددة الرقائق لزيادة الإشعاع وتقليل عدد المكونات المطلوبة في النظام. الدفع المستمر لتقليل التكاليف يجعل حلول ثنائيات الإضاءة UVC أكثر تنافسية بشكل متزايد مع مصابيح الزئبق التقليدية عبر المزيد من قطاعات التطبيقات.