دیتاشیت سری ELUA3535NU6 4W ال‌ای‌دی UVA - بسته‌بندی 3.75x3.75x2.6mm - ولتاژ 3.6-4.8V - توان 4W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری محصولات ELUA3535NU6 نمایانگر یک راه‌حل ال‌ای‌دی مبتنی بر سرامیک با قابلیت اطمینان بالا است که به‌طور خاص برای کاربردهای چالش‌برانگیز فرابنفش-آ (UVA) مهندسی شده است. این سری برای ارائه عملکردی پایدار در محیط‌هایی طراحی شده که دوام و پایداری خروجی نوری از اهمیت حیاتی برخوردار است.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این سری ناشی از ساختار مستحکم و طراحی الکتریکی آن است. استفاده از زیرلایه سرامیکی نیترید آلومینیوم (AlN) رسانایی حرارتی برتری فراهم می‌کند که برای مدیریت گرمای تولیدشده در عملکرد پرقدرت UV و تضمین قابلیت اطمینان بلندمدت ضروری است. این قطعه دارای حفاظت داخلی در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD) با رتبه تا 2 کیلوولت (مدل بدن انسان) است که استحکام آن در حین مونتاژ را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. علاوه بر این، محصول به‌طور کامل با مقررات RoHS، EU REACH و عاری از هالوژن (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm) مطابقت دارد و آن را برای بازارهای جهانی با استانداردهای سختگیرانه محیط زیستی مناسب می‌سازد. کاربردهای هدف عمدتاً در بخش‌های صنعتی و تجاری نیازمند تابش UVA هستند، از جمله اما نه محدود به: سیستم‌های ضدعفونی UV برای تصفیه هوا و آب، فعال‌سازی فوتوکاتالیست UV برای پرداخت سطح، و نورپردازی تخصصی سنسورهای UV.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای فنی کلیدی ذکرشده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

مقادیر حداکثر مطلق محدودیت‌های تنشی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. برای انواع 385 نانومتر، 395 نانومتر و 405 نانومتر، حداکثر جریان مستقیم پیوسته (I_F) 1250 میلی‌آمپر است. قابل توجه است که نوع 365 نانومتر دارای رتبه جریان حداکثر پایین‌تری معادل 700 میلی‌آمپر است که یک ملاحظه طراحی حیاتی محسوب می‌شود. حداکثر دمای پیوند (T_J) 105 درجه سانتی‌گراد است. مقاومت حرارتی از پیوند به پد حرارتی (R_th) به‌عنوان 4 درجه سانتی‌گراد بر وات مشخص شده است. این پارامتر برای طراحی مدیریت حرارتی حیاتی است؛ برای مثال، در جریان نامی حداکثر، افزایش دما از پد به پیوند قابل محاسبه است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمای محیطی 10- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد عمل کند.

2.2 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

جدول کد سفارش معیارهای کلیدی عملکرد را برای بسته‌های طول موج مختلف ارائه می‌دهد. شار تابشی، که معیاری از کل توان نوری خروجی در طیف UV است، بر اساس مدل متفاوت است. برای نسخه 365 نانومتر (ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G)، شار تابشی معمول در 700 میلی‌آمپر 1300 میلی‌وات است. برای نسخه‌های 385، 395 و 405 نانومتر، شار تابشی معمول در 1000 میلی‌آمپر 1475 میلی‌وات است. ولتاژ مستقیم (V_F) برای تمام مدل‌ها در محدوده 3.6 ولت تا 4.8 ولت مشخص شده است که در جریان‌های تست مربوطه خود اندازه‌گیری شده‌اند. این محدوده باید در طراحی مدار درایور برای اطمینان از تنظیم جریان مناسب در نظر گرفته شود.

3. توضیح سیستم بسته‌بندی (بینینگ)

محصول بر اساس سه پارامتر کلیدی در بسته‌ها (بین) طبقه‌بندی می‌شود تا یکنواختی را برای کاربر نهایی تضمین کند.

3.1 بسته‌بندی طول موج اوج

نور UV ساطع‌شده در چهار بسته طول موج مجزا دسته‌بندی می‌شود: U36 (360-370 نانومتر)، U38 (380-390 نانومتر)، U39 (390-400 نانومتر) و U40 (400-410 نانومتر). اندازه‌گیری طول موج اوج دارای تلرانس ±1 نانومتر است. این بسته‌بندی دقیق به طراحان اجازه می‌دهد خروجی طیفی دقیق مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند، مانند تطابق با طیف فعال‌سازی یک فوتوکاتالیست خاص.

3.2 بسته‌بندی شار تابشی

خروجی شار تابشی نیز بسته‌بندی شده است. برای طول موج 365 نانومتر، بسته‌ها از U1 (900-1000 میلی‌وات) تا U4 (1400-1600 میلی‌وات) متغیر هستند. برای طول موج‌های 385-405 نانومتر، بسته‌ها U51 (1350-1600 میلی‌وات) و U52 (1600-1850 میلی‌وات) هستند. تلرانس اندازه‌گیری ±10% است. این سیستم امکان انتخاب بر اساس چگالی توان نوری مورد نیاز را فراهم می‌کند.

3.3 بسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه بسته گروه‌بندی شده است: 3640 (3.6-4.0 ولت)، 4044 (4.0-4.4 ولت) و 4448 (4.4-4.8 ولت)، که در جریان تست مشخص‌شده (700 میلی‌آمپر برای 365 نانومتر، 1000 میلی‌آمپر برای سایرین) با تلرانس ±2% اندازه‌گیری می‌شود. آگاهی از بسته V_Fمی‌تواند به بهینه‌سازی راندمان منبع تغذیه و پیش‌بینی بار حرارتی کمک کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

منحنی‌های مشخصه معمولی، بینشی از رفتار دستگاه تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 طیف و شار تابشی نسبی در مقابل جریان

نمودارهای طیف، قله‌های مجزایی برای مدل‌های طول موج مختلف (365 نانومتر، 385 نانومتر، 395 نانومتر، 405 نانومتر) نشان می‌دهند، با پهنای باند طیفی نسبتاً باریک که معمول منابع ال‌ای‌دی است. منحنی شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم، یک رابطه تقریباً خطی بین جریان درایو و خروجی نوری تا جریان نامی را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده راندمان خوب در محدوده عملیاتی است. منحنی 365 نانومتر در 700 میلی‌آمپر متوقف می‌شود که بازتاب‌دهنده رتبه جریان حداکثر پایین‌تر آن است.

4.2 مشخصات حرارتی

نمودار شار تابشی نسبی در مقابل دمای محیط بسیار حیاتی است. این نمودار نشان می‌دهد که با افزایش دمای محیط (اندازه‌گیری شده در پد حرارتی)، شار تابشی کاهش می‌یابد. این اثر افت حرارتی یک مشخصه اساسی ال‌ای‌دی‌ها است. نرخ کاهش بین طول‌موج‌ها کمی متفاوت است اما قابل توجه است که بر ضرورت هیت‌سینک مؤثر برای حفظ خروجی تأکید دارد. منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل دمای محیط یک ضریب دمایی منفی نشان می‌دهد، جایی که V_Fبا افزایش دما کاهش می‌یابد، که برای پایداری درایور جریان ثابت مهم است.

4.3 ولتاژ مستقیم و جابجایی طول موج اوج

منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم، شکل نمایی استاندارد یک دیود را نشان می‌دهد. منحنی‌های طول موج اوج در مقابل جریان مستقیم و در مقابل دمای محیط نشان می‌دهند که طول موج تابش اوج با تغییرات جریان درایو و دما کمی جابجا می‌شود. این جابجایی معمولاً در حد چند نانومتر است و در کاربردهایی که نیازمند موقعیت‌یابی طیفی دقیق هستند، عاملی مهم محسوب می‌شود.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد فیزیکی

ال‌ای‌دی در یک بسته‌بندی نصب سطحی (SMD) با ابعاد 3.75 میلی‌متر (طول) در 3.75 میلی‌متر (عرض) در 2.6 میلی‌متر (ارتفاع) قرار دارد. نقشه ابعادی تمام طول‌های حیاتی از جمله ارتفاع گنبدی لنز و موقعیت پدها را مشخص می‌کند. تلرانس عمومی ±0.1 میلی‌متر و تلرانس ضخامت ±0.15 میلی‌متر است.

5.2 پیکربندی پد و قطبیت

نمودار نمای زیرین به وضوح طرح‌بندی پدها را نشان می‌دهد. بسته‌بندی دارای چندین پد حرارتی/الکتریکی است. پد مرکزی عمدتاً برای انتقال حرارت کارآمد به صفحه مسی PCB طراحی شده است. پدهای اطراف برای اتصال الکتریکی هستند. قطبیت مشخص شده است، با پدهای آند و کاتد به وضوح علامت‌گذاری شده‌اند تا از نصب معکوس در حین مونتاژ جلوگیری شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 فرآیند لحیم‌کاری رفلو

دستگاه برای فرآیندهای استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT) مناسب است. دیتاشیت شامل یک نمودار پروفایل لحیم‌کاری رفلو است که نرخ‌های توصیه‌شده افزایش دما، خیس‌اندن، اوج و خنک‌سازی را نشان می‌دهد. دستورالعمل‌های کلیدی شامل این موارد است: فرآیند رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود تا از تنش حرارتی نامناسب بر روی دی داخلی و اتصالات آن جلوگیری شود. باید از اعمال تنش مکانیکی بر بدنه ال‌ای‌دی در حین گرمایش اجتناب کرد. پس از لحیم‌کاری، باید از خم کردن PCB خودداری کرد تا از ترک خوردن اتصالات لحیم یا بسته‌بندی سرامیکی جلوگیری شود.

6.2 نگهداری و جابجایی

اگرچه در متن ارائه‌شده به‌طور صریح جزئیات داده نشده است، اما بر اساس رتبه‌های دمای عملیاتی و نگهداری (T_Stg: 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد)، دستگاه‌ها باید در یک محیط خشک و کنترل‌شده از نظر دما نگهداری شوند. با وجود حفاظت داخلی ESD تا 2 کیلوولت، باید در حین جابجایی احتیاط‌های استاندارد ESD رعایت شود.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 مدارهای کاربردی معمول

در طراحی، یک درایور جریان ثابت برای عملکرد پایدار الزامی است. درایور باید طوری انتخاب شود که جریان مورد نیاز را (700 میلی‌آمپر برای 365 نانومتر، تا 1000 میلی‌آمپر یا بیشتر برای سایرین، در محدوده حداکثر مطلق) تأمین کند و باید محدوده ولتاژ مستقیم بسته انتخاب‌شده را در خود جای دهد. هیت‌سینک کافی غیرقابل مذاکره است. PCB باید یک طرح‌بندی بهینه‌شده از نظر حرارتی با یک مساحت مسی بزرگ داشته باشد که از طریق چندین ویای به پد حرارتی مرکزی متصل شده تا گرما را به لایه‌های دیگر یا یک هیت‌سینک خارجی منتقل کند.

7.2 ملاحظات طراحی

مدیریت حرارتی:دمای پیوند مورد انتظار را با استفاده از فرمول T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss) محاسبه کنید، جایی که P_diss≈ V_F* I_F. اطمینان حاصل کنید که T_Jزیر 105 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند.

طراحی نوری:زاویه دید 60 درجه یک پرتو نسبتاً گسترده ارائه می‌دهد. برای کاربردهای متمرکز، اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) ساخته‌شده از مواد شفاف به UV (مانند کوارتز، پلاستیک‌های تخصصی) مورد نیاز خواهد بود.

ایمنی:تابش UVA می‌تواند برای چشم و پوست مضر باشد. محفظه‌های مناسب، برچسب‌های هشدار و قفل‌های ایمنی باید در طراحی محصول نهایی گنجانده شوند.

8. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های UV استاندارد پلاستیکی یا کم‌توان‌تر، سری ELUA3535NU6 از طریق بسته‌بندی سرامیکی خود متمایز می‌شود که عملکرد حرارتی و طول عمر برتری تحت شرایط درایو بالا ارائه می‌دهد. بسته‌بندی صریح در سه پارامتر (طول موج، شار، ولتاژ) سطحی از یکنواختی و قابلیت انتخاب را فراهم می‌کند که برای کاربردهای صنعتی که تکرارپذیری فرآیند کلیدی است، ضروری می‌باشد. خروجی شار تابشی بالا در یک بسته‌بندی فشرده، امکان طراحی سیستم‌های فشرده‌تر و قدرتمندتر را فراهم می‌کند.

9. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: چرا نسخه 365 نانومتر حداکثر جریان پایین‌تری (700 میلی‌آمپر) نسبت به سایرین (1250 میلی‌آمپر) دارد؟

ج: این معمولاً به دلیل خواص متفاوت مواد نیمه‌هادی و ویژگی‌های راندمان در طول‌موج‌های کوتاه‌تر است. تراشه 365 نانومتر ممکن است ولتاژهای عملیاتی بالاتر یا مشخصات حرارتی متفاوتی داشته باشد که جریان عملیاتی ایمن را برای تضمین قابلیت اطمینان و جلوگیری از تخریب تسریع‌شده محدود می‌کند.

س: چگونه مقدار \"شار تابشی معمول\" را تفسیر کنم؟

ج: مقدار \"معمول\" یک مقدار نماینده یا میانگین از تولید است. برای عملکرد حداقل تضمین‌شده، طراحان باید از مقدار \"حداقل شار تابشی\" از جدول کد سفارش یا حد پایین بسته شار تابشی انتخاب‌شده برای محاسبات مدار و تضمین‌های عملکرد سیستم استفاده کنند.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

ج: به شدت توصیه نمی‌شود. ال‌ای‌دی‌ها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم آن‌ها یک تلرانس و یک ضریب دمایی منفی دارد. یک منبع ولتاژ ثابت می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود، جایی که افزایش جریان باعث گرمایش می‌شود، که V_Fرا کاهش می‌دهد و باعث جریان بیشتر می‌شود و به طور بالقوه ال‌ای‌دی را از بین می‌برد. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

10. مثال موردی عملی

سناریو: طراحی یک ایستگاه پخت UV برای چسب‌ها.

یک سازنده نیاز به پخت یک چسب حساس به UV دارد که در 395 نانومتر فعال می‌شود. آن‌ها مدل ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G (بسته 390-400 نانومتر، بسته شار U51) را انتخاب می‌کنند. آن‌ها یک آرایه از 10 ال‌ای‌دی روی یک PCB با هسته آلومینیومی (MCPCB) برای اتلاف حرارت بهینه طراحی می‌کنند. هر ال‌ای‌دی توسط یک ماژول درایور جریان ثابت اختصاصی در 1000 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود. طراحی حرارتی اطمینان می‌دهد که دمای PCB زیر ال‌ای‌دی زیر 85 درجه سانتی‌گراد باقی می‌ماند تا دمای پیوند در محدوده ایمن حفظ شود و خروجی تابشی بالا حفظ گردد. زاویه گسترده 60 درجه پوشش خوبی بر روی ناحیه پخت فراهم می‌کند. طول موج یکنواخت ناشی از بسته‌بندی، عملکرد پخت یکنواخت در تمام واحدهای تولیدشده را تضمین می‌کند.

11. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

ال‌ای‌دی‌های UVA بر اساس همان اصل اساسی ال‌ای‌دی‌های مرئی عمل می‌کنند، که مبتنی بر الکترولومینسانس در یک پیوند p-n نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند و انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کنند. طول موج خاص این فوتون‌ها (در محدوده UVA، 315-400 نانومتر) توسط انرژی گاف نواری مواد نیمه‌هادی مورد استفاده در ساخت تراشه، مانند نیترید آلومینیوم گالیم (AlGaN) یا نیمه‌هادی‌های مرکب مشابه تعیین می‌شود. بسته‌بندی سرامیکی به عنوان یک محفظه مکانیکی مستحکم، عایق الکتریکی و مسیر حرارتی بسیار کارآمد برای دفع گرما از دی نیمه‌هادی عمل می‌کند.

12. روندها و تحولات صنعت

بازار ال‌ای‌دی UVA توسط جایگزینی لامپ‌های سنتی بخار جیوه در کاربردهایی مانند ضدعفونی و پخت هدایت می‌شود و مزایایی مانند روشن/خاموش فوری، طول عمر بیشتر، اندازه کوچک‌تر و عدم وجود مواد خطرناک ارائه می‌دهد. روندها شامل بهبود مستمر در راندمان دیوار-پریز (WPE) است که توان الکتریکی را به طور مؤثرتری به توان نوری تبدیل می‌کند و بار حرارتی سیستم را کاهش می‌دهد. همچنین توسعه مداوم برای افزایش چگالی توان خروجی از یک بسته‌بندی واحد و بهبود قابلیت اطمینان در دمای عملیاتی بالاتر در جریان است. علاوه بر این، تنظیم طیفی برای تطابق با فرآیندهای شیمیایی خاص آغازشده با نور، حوزه‌ای از تحقیقات فعال است که امکان فرآیندهای صنعتی کارآمدتر و هدفمندتر را فراهم می‌کند.