دیتاشیت ال ای دی UVA مدل ELUA2016OGB - ابعاد 2.04x1.64x0.75 میلی‌متر - ولتاژ 3.0-4.0 ولت - توان 0.2 وات - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

سری محصولات ELUA2016OGB نمایانگر یک راه‌حل ال ای دی با پایه سرامیکی و قابلیت اطمینان بالا است که به‌طور خاص برای کاربردهای فرابنفش (UVA) طراحی شده است. این سری برای ارائه عملکردی پایدار در محیط‌های چالش‌برانگیز مهندسی شده و از پکیج سرامیکی آلومینای (Al₂O₃) مستحکم برای مدیریت حرارتی برتر و طول عمر بیشتر بهره می‌برد. موقعیت اصلی این محصول در بخش ال ای دی‌های UVA با توان کم تا متوسط است که هدف آن کاربردهایی است که در آن‌ها اندازه فشرده، قابلیت اطمینان و خروجی طیفی خاص، حیاتی هستند. مزایای اصلی آن شامل ابعاد بسیار کوچک 2.04x1.64 میلی‌متر (مناسب برای طراحی‌های با محدودیت فضا)، محافظت داخلی ESD برای افزایش دوام، و مطابقت با استانداردهای اصلی محیط زیستی و ایمنی از جمله RoHS، REACH و الزامات عاری از هالوژن است. بازارهای هدف متنوع هستند و شامل الکترونیک مصرفی، سیستم‌های خشک‌کنی صنعتی و تجهیزات تخصصی تشخیص می‌شوند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نوری و الکتریکی

سری ELUA2016OGB در محدوده جریان مستقیم (I_F) کار می‌کند، با حداکثر مقدار مجاز DC برابر 100 میلی‌آمپر و نقطه کار معمول 60 میلی‌آمپر. ولتاژ مستقیم (V_F) در این جریان راه‌اندازی 60 میلی‌آمپر، بین 3.0 تا 4.0 ولت مشخص شده است که پارامتری کلیدی برای طراحی مدار درایور است. شار تابشی که توان نوری خروجی را بر حسب میلی‌وات (mW) اندازه‌گیری می‌کند، بسته به مدل متفاوت است. به عنوان مثال، مدل 360-370 نانومتر حداقل شار تابشی 50 میلی‌وات، مقدار معمول 80 میلی‌وات و حداکثر 110 میلی‌وات را دارد. مدل 380-390 نانومتر از 65 میلی‌وات شروع می‌شود و مدل‌های 390-400 و 400-410 نانومتر از 70 میلی‌وات شروع می‌شوند. دسته‌های طول موج پیک به وضوح تعریف شده‌اند: گروه U36 (360-370nm)، U38 (380-390nm)، U39 (390-400nm) و U40 (400-410nm) با تلرانس اندازه‌گیری ±1 نانومتر.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و ویژگی‌های حرارتی

برای اطمینان از قابلیت اطمینان قطعه، نباید از مقادیر حداکثر مطلق تجاوز کرد. حداکثر دمای اتصال (T_J) 105 درجه سانتی‌گراد است. قطعه برای محدوده دمای کاری (T_Opr) از 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد و محدوده دمای ذخیره‌سازی یکسان (T_Stg) درجه‌بندی شده است. حداکثر مقاومت ESD (مدل بدن انسان) 2000 ولت است که سطح خوبی از محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک در حین جابجایی و مونتاژ را فراهم می‌کند. طراحی حرارتی مناسب برای حفظ دمای اتصال زیر حد مجاز آن ضروری است، زیرا تجاوز از آن باعث تسریع تخریب و کاهش عمر عملیاتی می‌شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

محصول از یک سیستم دسته‌بندی جامع برای طبقه‌بندی ال ای دی‌ها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد استفاده می‌کند تا یکنواختی را برای کاربر نهایی تضمین کند.

3.1 دسته‌بندی شار تابشی

شار تابشی بر اساس گروه طول موج پیک دسته‌بندی می‌شود. برای گروه 365 نانومتر (U36)، کد دسته R1 محدوده 50-75 میلی‌وات و R2 محدوده 75-110 میلی‌وات را پوشش می‌دهد. برای گروه 385 نانومتر (U38)، R4 محدوده 65-85 میلی‌وات و R5 محدوده 85-110 میلی‌وات را پوشش می‌دهد. برای گروه‌های 395-405 نانومتر (U39/U40)، R5 محدوده 70-90 میلی‌وات و R6 محدوده 90-110 میلی‌وات را پوشش می‌دهد. تلرانس اندازه‌گیری ±10٪ اعمال می‌شود.

3.2 دسته‌بندی طول موج پیک

همانطور که ذکر شد، طول موج پیک در چهار دسته اصلی گروه‌بندی شده است: U36، U38، U39 و U40 که مربوط به محدوده‌های 10 نانومتری شروع شده از 360 نانومتر است. این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا ال ای دی‌هایی با خروجی طیفی دقیق مورد نیاز برای کاربرد خود را انتخاب کنند، مانند خشک‌کنی بهینه برای رزین‌های خاص یا حساسیت پیک برای آشکارسازها.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در بازه‌های 0.2 ولتی از 3.0 تا 4.0 ولت دسته‌بندی شده است (به عنوان مثال، 3032 برای 3.0-3.2 ولت، 3234 برای 3.2-3.4 ولت و غیره). این دسته‌بندی در جریان کاری استاندارد 60 میلی‌آمپر با تلرانس اندازه‌گیری ±2٪ تعریف شده است. انتخاب ال ای دی‌ها از یک دسته ولتاژ محدود می‌تواند به طراحی مدارهای درایور یکنواخت‌تر و دستیابی به عملکردی سازگار در یک آرایه از ال ای دی‌ها کمک کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 توزیع طیفی

منحنی‌های طیف ارائه شده، شدت تابش نسبی را در طول‌موج‌ها برای چهار نوع طول موج پیک (365nm، 385nm، 395nm، 405nm) نشان می‌دهند. هر منحنی یک پیک متمایز در محدوده دسته خود با عرض نیم‌ارتفاع (FWHM) معمول مشخصه ال ای دی‌های UVA مبتنی بر نیترید نشان می‌دهد. ال ای دی 365 نانومتر عمدتاً در محدوده 350-380 نانومتر تابش دارد، در حالی که تابش ال ای دی 405 نانومتر بیشتر به ناحیه بنفش مرئی گسترش می‌یابد.

4.2 جریان در مقابل شار تابشی و ولتاژ

منحنی شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم یک رابطه زیرخطی را نشان می‌دهد. خروجی با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما ممکن است در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و اثرات حرارتی، اثرات اشباع نشان دهد. منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم، مشخصه دیودی معمول را نشان می‌دهد که ولتاژ به صورت لگاریتمی با جریان افزایش می‌یابد. کار در محدوده جریان مشخص شده برای جلوگیری از افزایش بیش از حد دمای اتصال بسیار مهم است.

4.3 وابستگی به دما

منحنی‌های عملکرد در مقابل دمای محیط برای طراحی در دنیای واقعی حیاتی هستند. شار تابشی نسبی با افزایش دمای محیط کاهش می‌یابد، پدیده‌ای که در تمام ال ای دی‌ها مشترک است. به عنوان مثال، در 60 میلی‌آمپر، خروجی ممکن است هنگامی که محیط به 85 درجه سانتی‌گراد می‌رسد، به حدود 82٪ از مقدار خود در 25 درجه سانتی‌گراد کاهش یابد. طول موج پیک نیز با دما تغییر جزئی نشان می‌دهد که معمولاً در محدوده کاری چند نانومتر افزایش می‌یابد. ولتاژ مستقیم به صورت خطی با افزایش دما کاهش می‌یابد که باید در طراحی درایورهای جریان ثابت مورد توجه قرار گیرد.

4.4 منحنی کاهش ظرفیت (دری‌ریتینگ)

منحنی کاهش ظرفیت، حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط تعریف می‌کند. برای حفظ دمای اتصال زیر 105 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مجاز هنگام کار در دمای محیط بالا باید کاهش یابد. این منحنی برای اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت و جلوگیری از فرار حرارتی ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

ال ای دی در یک پکیج نصب سطحی (SMD) فشرده با ابعاد 2.04 میلی‌متر (طول) در 1.64 میلی‌متر (عرض) در 0.75 میلی‌متر (ارتفاع) قرار دارد. پکیج از سرامیک آلومینا (Al₂O₃) ساخته شده است که در مقایسه با پکیج‌های پلاستیکی، هدایت حرارتی عالی ارائه می‌دهد و به دفع حرارت از تراشه کمک می‌کند. لنز زاویه دید معمولی 120 درجه را فراهم می‌کند. کاتد روی پکیج مشخص شده است. یک نقشه ابعادی دقیق در دیتاشیت ارائه شده است که موقعیت پدها و تلرانس‌ها (معمولاً ±0.2 میلی‌متر) را مشخص می‌کند. یک نکته حیاتی این است که پد حرارتی از نظر الکتریکی به کاتد متصل است. طراحی مکانیکی تأکید می‌کند که نباید قطعه را از طریق لنز جابجا کرد، زیرا تنش مکانیکی می‌تواند باعث خرابی شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

ELUA2016OGB برای فرآیندهای استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT) از جمله لحیم‌کاری رفلو مناسب است. دستورالعمل‌های کلیدی عبارتند از: فرآیند لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود تا تنش حرارتی روی پکیج و اتصالات داخلی به حداقل برسد. در مرحله گرمایش لحیم‌کاری، باید از اعمال تنش مکانیکی روی ال ای دی‌ها اجتناب کرد. پس از اتمام فرآیند لحیم‌کاری، باید از خم کردن برد مدار چاپی (PCB) برای جلوگیری از ترک خوردن اتصالات لحیم یا خود پکیج سرامیکی اجتناب کرد. اگر از چسب استفاده می‌شود، فرآیند خشک شدن آن باید جریان استاندارد را دنبال کند. این اقدامات احتیاطی برای حفظ یکپارچگی ساختاری و قابلیت اطمینان بلندمدت ال ای دی حیاتی هستند.

7. اطلاعات سفارش و نامگذاری مدل

کد سفارش محصول از ساختاری دقیق پیروی می‌کند: ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. هر بخش معنای خاصی دارد: "EL" نشان‌دهنده سازنده، "UA" نشان‌دهنده نوع UVA، "2016" نشان‌دهنده اندازه پکیج 2.0x1.6 میلی‌متر، "O" مشخص‌کننده ماده سرامیکی آلومینا (Al₂O₃)، "G" نشان‌دهنده پوشش نقره‌ای و "B" نشان‌دهنده زاویه پرتو 120 درجه است. بخش "PXXXX" محدوده طول موج پیک را تعریف می‌کند (به عنوان مثال، 6070 برای 360-370 نانومتر). بخش "YY" دسته حداقل شار تابشی را مشخص می‌کند (به عنوان مثال، R1 برای 50 میلی‌وات). "3040" نشان‌دهنده محدوده ولتاژ مستقیم 3.0-4.0 ولت است و "060" جریان مستقیم 60 میلی‌آمپر را مشخص می‌کند. پسوند "V21M" نشان‌دهنده نوع تراشه عمودی، اندازه تراشه 20 میل، تک تراشه و نوع فرآیند قالب‌گیری است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

دیتاشیت چندین کاربرد کلیدی را فهرست می‌کند: خشک‌کنی UV ناخن، تشخیص اسکناس تقلبی با UV و تله پشه UV. در خشک‌کنی UV، معمولاً از انواع 365 نانومتر یا 385 نانومتر برای آغاز فوتوپلیمریزاسیون در ژل‌ها و چسب‌ها استفاده می‌شود. برای تشخیص تقلبی، از طول‌موج‌های خاص (اغلب 365 نانومتر یا 395 نانومتر) برای برانگیختن مرکب‌های امنیتی یا موادی که تحت نور UV فلورسانس می‌شوند، استفاده می‌شود. در تله‌های حشرات، طول‌موج‌های کوتاه‌تر UVA حدود 365 نانومتر برای بسیاری از حشرات پرنده بسیار جذاب است.

8.2 ملاحظات طراحی

هنگام طراحی با این ال ای دی، چندین عامل از اهمیت بالایی برخوردارند. مدیریت حرارتی حیاتی است؛ اطمینان حاصل کنید که مساحت کافی مس روی PCB یا هیت‌سینک برای دفع حرارت وجود دارد، به ویژه هنگام کار در حداکثر جریان یا نزدیک به آن. از یک مدار درایور جریان ثابت برای اطمینان از خروجی نور پایدار و محافظت از ال ای دی در برابر جهش‌های جریان استفاده کنید. هنگام طراحی مدارهای درایور برای آرایه‌های چند ال ای دی، دسته‌بندی ولتاژ مستقیم را در نظر بگیرید تا توزیع جریان یکنواخت تضمین شود. وابستگی خروجی و طول موج به دما را در محیط نهایی کاربرد در نظر بگیرید. همیشه به مقادیر حداکثر مطلق پایبند باشید تا قابلیت اطمینان تضمین شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال ای دی‌های UVA استاندارد با پکیج پلاستیکی، پکیج سرامیکی ELUA2016OGB عملکرد حرارتی به مراتب بهتری ارائه می‌دهد که منجر به پتانسیل جریان راه‌اندازی حداکثر بالاتر، نگهداری لومن بهتر و عمر طولانی‌تر در کاربردهای با دمای بالا یا چگالی توان بالا می‌شود. محافظت ESD یکپارچه 2 کیلوولت یک مزیت قابل توجه برای بهبود استحکام در ساخت و استفاده میدانی است. دسته‌بندی دقیق در طول موج، شار و ولتاژ در مقایسه با محصولات بدون دسته‌بندی یا با دسته‌بندی شل، امکان سازگاری بالاتر در عملکرد کاربردی را فراهم می‌کند. ابعاد کوچک 2016 امکان مینیاتوری‌سازی را فراهم می‌کند که با انواع پکیج بزرگتر ممکن نیست.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: تفاوت بین مدل‌های مختلف طول موج (مثلاً 365 نانومتر در مقابل 405 نانومتر) چیست؟

پ: تفاوت اصلی در طول موج پیک تابش است. 365 نانومتر در محدوده کوتاه‌تر UVA تابش می‌کند که اغلب برای خشک‌کنی مواد شیمیایی خاص و جذب حشرات استفاده می‌شود. 405 نانومتر در مرز UVA و بنفش مرئی قرار دارد و برای کاربردهایی مفید است که به نشانه مرئی نیاز دارند یا مواد خاص به طول‌موج‌های بلندتر بهتر پاسخ می‌دهند.

س: آیا می‌توانم این ال ای دی را به طور مداوم با 100 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

پ: خیر. حداکثر جریان مستقیم DC یک مقدار حداکثر مطلق است. شرایط کاری معمول 60 میلی‌آمپر است. کار مداوم با 100 میلی‌آمپر مگر با خنک‌کنی استثنایی (همانطور که منحنی کاهش ظرفیت نشان می‌دهد) از حد مجاز دمای اتصال تجاوز خواهد کرد. این امر به شدت عمر را کاهش می‌دهد و ممکن است باعث خرابی فوری شود.

س: چگونه مقادیر شار تابشی (حداقل/معمول/حداکثر) را تفسیر کنم؟

پ: مقدار حداقل، حد پایین تضمین شده برای آن دسته است. مقدار معمول، میانگین یا عملکرد مورد انتظار است. مقدار حداکثر، حد بالایی است. طراحان باید از مقدار حداقل برای محاسبات بدترین حالت استفاده کنند تا اطمینان حاصل شود که کاربرد آنها شدت UV کافی دریافت می‌کند.

س: آیا پد حرارتی از نظر الکتریکی ایزوله است؟

پ: خیر. دیتاشیت به صراحت بیان می‌کند که پد حرارتی از نظر الکتریکی با کاتد یکپارچه است. این امر باید در هنگام چیدمان PCB برای جلوگیری از اتصال کوتاه در نظر گرفته شود.

11. مثال‌های عملی طراحی و استفاده

مثال 1: قلم خشک‌کن UV قابل حمل:یک طراح یک دستگاه دستی برای خشک‌کردن پرکردگی دندان یا ژل ناخن ایجاد می‌کند. آنها ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385 نانومتر، حداقل 65 میلی‌وات) را برای تعادل خروجی و مناسب بودن طول موج انتخاب می‌کنند. آنها یک PCB کوچک با یک ناحیه مسی زیر ال ای دی به عنوان هیت‌سینک طراحی می‌کنند که توسط یک مبدل تقویت‌کننده از یک باتری لیتیوم‌یون 3.7 ولتی که جریان ثابت 60 میلی‌آمپر را تأمین می‌کند، راه‌اندازی می‌شود. اندازه فشرده ال ای دی امکان طراحی قلمی ظریف را فراهم می‌کند.

مثال 2: ماژول اعتبارسنجی اسکناس:برای یک سیستم تشخیص تقلبی، یک مهندس به یک منبع UV پایدار نیاز دارد. آنها ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365 نانومتر) را برای اثربخشی آن بر روی ویژگی‌های امنیتی انتخاب می‌کنند. آنها یک آرایه از 4 ال ای دی روی یک ماژول کوچک طراحی می‌کنند. با انتخاب ال ای دی‌ها از یک دسته ولتاژ مستقیم یکسان (مثلاً 3234)، آنها را به صورت سری با یک درایور جریان ثابت تنظیم شده روی 60 میلی‌آمپر متصل می‌کنند که روشنایی یکنواخت در سراسر آرایه را تضمین کرده و طراحی درایور را ساده می‌کند.

12. مقدمه‌ای بر اصل کار

ال ای دی‌های UVA، مانند ELUA2016OGB، دستگاه‌های نیمه‌هادی مبتنی بر سیستم‌های مواد نیترید گالیم آلومینیوم (AlGaN) هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر اتصال p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آنها انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کند. طول موج خاص این فوتون‌ها (در محدوده UVA، 315-400 نانومتر) توسط انرژی گاف نواری مواد نیمه‌هادی در ناحیه فعال تعیین می‌شود که در فرآیند رشد اپیتاکسیال مهندسی می‌شود. پکیج سرامیکی برای استخراج نور، محافظت مکانیکی و مهم‌تر از همه، هدایت حرارت از تراشه نیمه‌هادی به محیط خارجی عمل می‌کند که برای حفظ بازده و طول عمر حیاتی است.

13. روندها و تحولات فناوری

بازار ال ای دی UVA توسط روندهایی به سمت بازدهی بالاتر (شار تابشی بیشتر در هر وات الکتریکی)، عمر طولانی‌تر دستگاه و کاهش هزینه هر میلی‌وات هدایت می‌شود. تحقیقات مداومی برای بهبود بازده کوانتومی داخلی (IQE) مواد AlGaN و افزایش استخراج نور از تراشه در جریان است. روندهای بسته‌بندی شامل توسعه زیرلایه‌های با بازده حرارتی حتی بیشتر و طراحی‌های لنز جدید برای الگوهای پرتو خاص است. علاوه بر این، تلاش برای کنترل طول موج دقیق‌تر و انتشار طیفی باریک‌تر برای کاربردهایی که به انرژی فوتونی بسیار خاص نیاز دارند، مانند فرآیندهای خشک‌کنی پزشکی و صنعتی پیشرفته، وجود دارد. روند مینیاتوری‌سازی، که با پکیج‌هایی مانند 2016 نمونه‌ای از آن است، همچنان امکان کاربردهای جدید در دستگاه‌های پوشیدنی و فوق فشرده را فراهم می‌کند.