ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء فوق البنفسجي من نوع UVC - LTPL-G35UV275PB - 3.5x3.5x1.05 مم - 6.0 فولت نموذجي - 275 نانومتر ذروة - 16 ميلي واط نموذجي - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة منتجات LTPL-G35UV مصدر ضوء ثوريًا وموفرًا للطاقة، مُصمم خصيصًا لتطبيقات التعقيم والاستخدامات الطبية. تجمع هذه التقنية بين العمر التشغيلي الطويل والموثوقية العالية المتأصلة في ثنائيات الإضاءة الباعثة للضوء (LED) مع خصائص أداء مناسبة لتحل محل مصادر الضوء فوق البنفسجي التقليدية. توفر حرية تصميمية كبيرة، مما يتيح فرصًا جديدة لحلول UVC ذات الحالة الصلبة في البيئات المتطلبة.

تشمل الميزات الرئيسية لهذا المنتج توافقه مع الدوائر المتكاملة (متوافق مع I.C.)، وامتثاله لمعايير البيئة RoHS (خالي من الرصاص)، وإمكانية انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة مقارنة بتقنيات الأشعة فوق البنفسجية التقليدية مثل مصابيح الزئبق.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا ثنائي باعث UVC هي طبيعته ذات الحالة الصلبة، مما يعني قدرة التشغيل والإيقاف الفوري، وعدم الحاجة إلى وقت تسخين، وخلوه من المواد الخطرة مثل الزئبق. يركز السوق المستهدف على التطبيقات التي تتطلب إشعاعًا فوق بنفسجي دقيقًا وموثوقًا وآمنًا. وهذا يشمل، على سبيل المثال لا الحصر: أنظمة تعقيم الأسطح للمعدات الطبية، وأجهزة تنقية الهواء والماء، والأجهزة التحليلية في علوم الحياة والرعاية الصحية. تم تصميم المنتج للمهندسين ومتكاملي الأنظمة الذين يطورون حلول تعقيم من الجيل التالي تتطلب عوامل شكل مدمجة، وقابلية تحكم رقمية، وسلامة محسنة.

2. الشكل والأبعاد الميكانيكية

يتميز غلاف ثنائي الباعث بتصميم مضغوط للتركيب السطحي. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة بالمليمترات مع تسامح قياسي يبلغ ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الشكل الفيزيائي حاسم لتخطيط اللوحة المطبوعة وتصميم إدارة الحرارة، مما يضمن المحاذاة الصحيحة، واللحام، وتبديد الحرارة من الوصلة إلى نقاط اللحام واللوحة المطبوعة.

3. الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه الحدود حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء موثوق.

• تبديد الطاقة (P_O):1.05 واط
• تيار التوصيل الأمامي المستمر (I_F):150 مللي أمبير
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +80°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C
• درجة حرارة الوصلة (T_j):115°C

ملاحظة هامة:يمكن أن يؤدي التشغيل الممتد لثنائي الباعث تحت ظروف انحياز عكسي إلى تلف المكون أو فشله. يُوصى بحماية الدائرة المناسبة (مثل ثنائي على التوالي أو TVS) في التطبيقات التي قد يكون فيها الجهد العكسي ممكنًا.

4. الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25°C وتحدد الأداء النموذجي للجهاز تحت ظروف الاختبار المحددة.

ملاحظات القياس:
1. التدفق الإشعاعي هو إجمالي طاقة الخرج الضوئي المقاسة باستخدام كرة متكاملة.
2. تسامح قياس الجهد الأمامي هو ±0.1 فولت.
3. تسامح قياس الطول الموجي الذروة هو ±3 نانومتر.
4. تسامح قياس التدفق الإشعاعي هو ±10%.
5. قيمة المقاومة الحرارية مُشار إليها باستخدام لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني من الألومنيوم (MCPCB) مقاس 2.0 سم × 2.0 سم × 0.17 سم.

5. نظام الترميز والتصنيف

يتم فرز ثنائيات الباعث إلى مجموعات أداء لضمان الاتساق. يتم وضع رمز المجموعة على كل كيس تغليف.

5.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

التسامح لكل مجموعة هو ±0.1 فولت.

5.2 تصنيف التدفق الإشعاعي (Φ_e)

التسامح لكل مجموعة هو ±10%.

5.3 تصنيف الطول الموجي الذروة (λ_P)

التسامح لكل مجموعة هو ±3 نانومتر.

6. منحنيات الأداء النموذجية والتحليل

توفر المنحنيات التالية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف كهربائية وحرارية مختلفة (مقاسة عند درجة حرارة محيطة 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك).

6.1 التوزيع الطيفي النسبي

يُظهر هذا المنحنى طيف الانبعاث، المتمركز حول الطول الموجي الذروة (مثل 275 نانومتر). يكون الطيف ضيقًا بشكل نموذجي لثنائيات الباعث، وهو مفيد لاستهداف تفاعلات كيميائية ضوئية محددة في التعقيم دون انبعاث أطوال موجية غير ضرورية أو ضارة.

6.2 نمط الإشعاع (زاوية الرؤية)

يوضح مخطط خاصية الإشعاع التوزيع الزاوي لشدة الضوء. تشير زاوية الرؤية النموذجية البالغة 120° (2θ_1/2) إلى نمط لامبرتي أو حزمة عريضة، وهو مفيد لإضاءة الأسطح القريبة بشكل متساوٍ.

6.3 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل تيار التوصيل الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني العلاقة بين تيار القيادة والإخراج الضوئي. يزداد التدفق الإشعاعي عمومًا مع التيار ولكنه سيظهر نموًا دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة درجة حرارة الوصلة. المنحنى أساسي لتحديد نقطة التشغيل المثلى لموازنة الإخراج والعمر التشغيلي.

6.4 الجهد الأمامي مقابل تيار التوصيل الأمامي

يُظهر منحنى I-V العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. يزداد الجهد الأمامي مع التيار. فهم هذا المنحنى حيوي لتصميم محرك تيار ثابت مناسب لضمان تشغيل مستقر.

6.5 التدفق الإشعاعي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة

هذا منحنى حاسم لإدارة الحرارة. تنخفض كفاءة ثنائي باعث UVC مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يحدد الرسم البياني هذا التخفيض، مؤكدًا على أهمية وجود بالوعة حرارة فعالة للحفاظ على إخراج عالي وعمر تشغيلي طويل للجهاز.

6.6 الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة الوصلة

يتمتع الجهد الأمامي عادةً بمعامل درجة حرارة سالب (ينخفض مع زيادة درجة الحرارة). يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا لمراقبة درجة الحرارة بشكل غير مباشر.

6.7 منحنى تخفيض تيار التوصيل الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار توصيل أمامي مسموح به كدالة لدرجة حرارة المحيط أو العلبة. لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة للوصلة (115°C)، يجب تقليل تيار القيادة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة أعلى. الالتزام بهذا المنحنى إلزامي للتشغيل الموثوق.

7. اختبارات الموثوقية ومعاييرها

تتحقق خطة اختبار موثوقية شاملة من الأداء طويل المدى ومتانة ثنائي الباعث.

7.1 ظروف الاختبار

ملاحظة: يتم إجراء اختبارات عمر التشغيل مع تركيب ثنائي الباعث على بالوعة حرارة من الألومنيوم مقاس 90x70x4 مم.

7.2 معايير الفشل

بعد الاختبار، يتم الحكم على الأجهزة وفقًا للمعايير التالية:
- الجهد الأمامي (V_F):يجب ألا يتجاوز التغير +10% من القيمة الأولية عند القياس عند I_F= 100 مللي أمبير.
- التدفق الإشعاعي (Φ_e):يجب ألا يقل الإخراج عن 50% من القيمة الأولية عند القياس عند I_F= 100 مللي أمبير.

8. إرشادات التجميع والتعامل

8.1 ملف إعادة التدفق اللحامي الموصى به

للتجميع الخالي من الرصاص، يُقترح الملف التالي لمنع التلف الحراري لغلاف ثنائي الباعث:

• معدل الصعود المتوسط (من T_Lإلى T_P):بحد أقصى 3°C/ثانية
• التسخين المسبق:150°C إلى 200°C لمدة 60-120 ثانية (t_S)
• الوقت فوق نقطة السيولة (T_L=217°C):60-150 ثانية (t_L)
• درجة الحرارة القصوى (T_P):260°C كحد أقصى (245°C موصى بها)
• الوقت ضمن 5°C من القمة (t_P):10-30 ثانية
• معدل الهبوط:بحد أقصى 6°C/ثانية
• الوقت الإجمالي (من 25°C إلى القمة):بحد أقصى 8 دقائق

8.2 توصية بتخطيط مسارات اللوحة المطبوعة

يتم توفير مسار موصى به للمسارات السطحية لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة واستقرار ميكانيكي. التسامح لمواصفات هذا المسار هو ±0.1 مم.

8.3 التغليف: مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد ثنائيات الباعث في شريط حامل بارز وتغليف بكرة للتجميع الآلي.
- حجم البكرة: 7 بوصات.
- أقصى كمية لكل بكرة: 500 قطعة (الحد الأدنى للتغليف للباقي هو 100 قطعة).
- يتوافق التغليف مع مواصفات EIA-481-1-B.
- يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء.
- يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين.

9. تحذيرات هامة وملاحظات تطبيقية

9.1 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل. قد تتسبب المنظفات الكيميائية غير المحددة في تلف مادة غلاف ثنائي الباعث (مثل العدسة أو المادة المغلقة) وتدهور الأداء أو الموثوقية.

9.2 طريقة القيادة والاحتياطات العامة

ثنائيات الباعث هي أجهزة تعمل بالتيار. يجب تشغيلها باستخدام مصدر تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الانفجار الحراري. يجب تصميم دائرة القيادة للحد من تيار البدء وتوفير الحماية ضد التغيرات الكهربائية العابرة (ESD، الارتفاعات).

ملاحظات لحام إضافية:
1. يمكن إجراء اللحام اليدوي بحد أقصى لدرجة حرارة طرف المكواة 300°C لمدة أقصاها 2 ثانية، مرة واحدة فقط لكل مسار.
2. يجب ألا يتم إجراء لحام إعادة التدفق أكثر من ثلاث مرات كحد أقصى.
3. تشير جميع مواصفات درجة الحرارة إلى الجانب العلوي من الغلاف.
4. لا يُوصى بعملية تبريد سريعة من درجة الحرارة القصوى.
5. دائمًا ما يكون أقل درجة حرارة لحام ممكنة تحقق وصلة موثوقة مرغوبة.
6. اللحام بالغمس ليس طريقة تجميع موصى بها أو مضمونة لهذا المكون.

10. تعمق تقني واعتبارات تصميمية

10.1 ضرورة إدارة الحرارة

المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (R_{th j-s}) هي 30 كلفن/واط نموذجيًا. بالوعة الحرارة الفعالة غير قابلة للتفاوض لثنائيات باعث UVC. تؤدي طاقة الفوتون العالية لتوليد UVC إلى حرارة كبيرة عند وصلة أشباه الموصلات. بدون تبديد مناسب، سترتفع درجة حرارة الوصلة، مما يؤدي إلى تسارع استهلاك اللومن، وانزياح الطول الموجي، وفي النهاية، فشل كارثي. يجب على المصممين استخدام لوحات MCPCB مناسبة أو استراتيجيات إدارة حرارية أخرى للحفاظ على T_jأقل بكثير من الحد الأقصى 115°C، ويفضل أن تكون 80°C أو أقل لأقصى عمر تشغيلي.

10.2 التصميم البصري لفعالية التعقيم

يقع الطول الموجي الذروة 275 نانومتر ضمن نطاق الفعالية الجرثومية (حوالي 260-280 نانومتر)، حيث يكون امتصاص الحمض النووي/الحمض النووي الريبي مرتفعًا. التدفق الإشعاعي (ميلي واط)، وليس التدفق الضوئي (لومن)، هو المقياس ذو الصلة. يجب أن يضمن تصميم النظام أن السطح المستهدف يتلقى جرعة الأشعة فوق البنفسجية المطلوبة (تقاس بـ J/m² أو mJ/cm²)، وهي ناتج الإشعاع (W/m²) ووقت التعرض. تساعد زاوية الرؤية العريضة 120° على تغطية موحدة ولكنها تقلل من الإشعاع الذروة عند مسافة معينة. للتطبيقات المركزة، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية.

10.3 الواجهة الكهربائية واختيار محرك القيادة

مع جهد أمامي نموذجي 6.0 فولت عند 100 مللي أمبير، يتطلب ثنائي الباعث محرك قيادة قادرًا على تقديم تيار ثابت مستقر يصل إلى 150 مللي أمبير مع جهد امتثال أعلى من 7.0 فولت. نظرًا لمعامل درجة الحرارة السالب لـ V_F، فإن الحد الحالي المقاوم البسيط غير كافٍ وخطير، لأنه قد يؤدي إلى انفجار حراري. من الضروري وجود دائرة IC مخصصة لمحرك LED أو دائرة تيار ثابت خطي/تبديلية مصممة بشكل صحيح. يجب أن يتضمن محرك القيادة أيضًا ميزات للبدء التدريجي والحماية من الجهد الزائد.

10.4 التوافقية المادية والسلامة

إشعاع UVC عند 275 نانومتر عالي الطاقة ويمكن أن يتسبب في تدهور العديد من المواد العضوية، بما في ذلك البلاستيك، والمواد اللاصقة، وعزل الأسلاك المستخدمة في التجميع. يجب أن تكون جميع المواد في مسار الضوء وبالقرب من ثنائي الباعث مصنفة للتعرض لـ UVC. علاوة على ذلك، فإن UVC ضار بجلد الإنسان وعينيه. يجب أن تتضمن أي منتج نهائي درعًا كافيًا، وأنظمة أقفال أمان، وملصقات تحذيرية لضمان سلامة المستخدم، والامتثال لمعايير سلامة الليزر أو الضوء ذات الصلة (مثل IEC 62471).

11. المقارنة مع تقنيات الأشعة فوق البنفسجية التقليدية

يقدم LTPL-G35UV275PB مزايا مميزة مقارنة بمصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية مثل مصابيح الزئبق منخفضة الضغط:
المزايا:
- التشغيل/الإيقاف الفوري:لا يوجد وقت تسخين أو تبريد، مما يتيح التشغيل النبضي.
- مضغوط ومتين:حالة صلبة، لا توجد أنابيب زجاجية هشة أو فتائل.
- خالي من الزئبق:صديق للبيئة ويتجنب مشاكل التخلص من المواد الخطرة.
- خصوصية الطول الموجي:طيف انبعاث ضيق يستهدف الفعالية الجرثومية دون UVA/UVB خارجي.
- التحكم الرقمي:يمكن تخفيض شدته بسهولة ودمجه مع أنظمة التحكم الذكية.
اعتبارات:
- تكلفة أولية أعلى لكل ميلي واط:على الرغم من أن إجمالي تكلفة الملكية قد يكون أقل.
- إدارة الحرارة:يتطلب تصميمًا حراريًا أكثر نشاطًا من بعض المصابيح التقليدية.
- النظام البصري:قد يتطلب تصميم بصريات مختلف بسبب مساحة الانبعاث الأصغر ونمط الإشعاع المختلف.

12. سيناريوهات التطبيق وحالات الاستخدام

• تعقيم الأسطح:التكامل في أجهزة لتعقيم الأدوات الطبية، وشاشات الهواتف الذكية، أو الأسطح التي يتم لمسها بشكل متكرر في المستشفيات والأماكن العامة.
• تنقية المياه:يستخدم في أجهزة تنقية المياه عند نقطة الاستخدام أو المضمنة في الأنابيب لتعطيل البكتيريا والفيروسات دون مواد كيميائية.
• تعقيم الهواء:مدمج في أنظمة HVAC أو أجهزة تنقية الهواء المحمولة لمعالجة الهواء المتداول.
• معدات علوم الحياة:توفير إضاءة بالأشعة فوق البنفسجية في محطات عمل PCR، أو خزانات السلامة الحيوية، أو أجهزة الربط المتقاطع.
• المنتجات الاستهلاكية:أجهزة تعقيم مضغوطة للأغراض الشخصية مثل فرش الأسنان، وزجاجات الأطفال، أو الأقنعة (مع علب أمان مناسبة).

13. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو العمر التشغيلي المتوقع لهذا ثنائي باعث UVC؟
ج: يُعرّف العمر التشغيلي عادةً بعدد ساعات التشغيل حتى ينخفض التدفق الإشعاعي إلى 50% (L50). يعتمد هذا بشدة على تيار القيادة ودرجة حرارة الوصلة. التشغيل عند 100 مللي أمبير النموذجية مع إدارة حرارية جيدة (T_jمنخفضة) يمكن أن ينتج عنه عمر تشغيلي يتجاوز 10,000 ساعة، متفوقًا بكثير على العديد من مصادر الأشعة فوق البنفسجية التقليدية.

س: هل يمكنني تشغيل هذا ثنائي الباعث بمصدر طاقة 5 فولت؟
ج: لا. الجهد الأمامي النموذجي هو 6.0 فولت، ويمكن أن يصل الحد الأقصى إلى 7.0 فولت. لن يتمكن مصدر 5 فولت من تشغيل ثنائي الباعث بشكل كافٍ. يلزم وجود محول رافع أو محرك قيادة بجهد امتثال إخراج أعلى.

س: كيف أفسر رموز المجموعات عند الطلب؟
ج: حدد مجموعة V_Fالمطلوبة (V1-V4)، ومجموعة Φ_e(X1-X3)، ومجموعة λ_P(W1) بناءً على احتياجات تطبيقك لاتساق الجهد، وقوة الإخراج، والطول الموجي الدقيق. وهذا يضمن حصولك على ثنائيات باعثة بخصائص مجمعة بإحكام.

س: هل إخراج الضوء مرئي؟
ج: لا. إشعاع UVC عند 275 نانومتر خارج الطيف المرئي (400-700 نانومتر). قد يكون لثنائي الباعث توهج أزرق/بنفسجي باهت جدًا بسبب انبعاثات ثانوية طفيفة، لكن الإخراج الجرثومي الأساسي غير مرئي.هذه الخاصية غير المرئية تجعل أقفال الأمان أكثر أهمية.