دیتاشیت LED فرابنفش ELUA3535OGB - ابعاد 3.5x3.5x2.35 میلی‌متر - ولتاژ 3.2-4.0 ولت - توان 1.8 وات - طول موج 360-410 نانومتر - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری محصولات ELUA3535OGB نمایانگر یک راه‌حل LED مبتنی بر سرامیک با قابلیت اطمینان بالا است که به‌طور خاص برای کاربردهای فرابنفش (UVA) طراحی شده است. ساختار اصلی آن از بستر سرامیکی Al2O3 (اکسید آلومینیوم) استفاده می‌کند که مدیریت حرارتی برتری نسبت به پکیج‌های پلاستیکی سنتی ارائه می‌دهد و منجر به افزایش طول عمر و عملکرد پایدار در شرایط سخت می‌شود.

مزایای اصلی:مزایای اولیه این سری شامل پکیج سرامیکی مستحکم برای اتلاف حرارت عالی، محافظت داخلی ESD تا 2KV (مدل بدن انسان) و مطابقت با استانداردهای اصلی محیط‌زیستی و ایمنی از جمله RoHS، عاری از سرب، EU REACH و الزامات عاری از هالوژن (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm) می‌باشد. زاویه دید 120 درجه الگوی تابش گسترده‌ای مناسب برای وظایف روشنایی سطحی ارائه می‌دهد.

بازار هدف و کاربردها:این LED برای کاربردهای صنعتی و تجاری UV طراحی شده است که در آن‌ها قابلیت اطمینان و خروجی نوری حیاتی هستند. حوزه‌های کلیدی کاربرد شامل سیستم‌های ضدعفونی UV برای تصفیه هوا و آب، سیستم‌های فوتوکاتالیست UV برای پردازش سطح و حذف بو، و به عنوان منبع نور برای سنسورهای UV و فرآیندهای پخت می‌شود.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 حداکثر مقادیر مطلق مجاز

این مقادیر محدودیت‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• حداکثر جریان مستقیم DC (I_F):1000 میلی‌آمپر برای انواع 385 نانومتر، 395 نانومتر و 405 نانومتر. برای نوع 365 نانومتر، حداکثر جریان به 700 میلی‌آمپر کاهش یافته است که نشان‌دهنده ویژگی‌های متفاوت مواد نیمه‌هادی و حساسیت حرارتی آن است.
• حداکثر مقاومت ESD (V_B):2000 ولت (HBM)، که استحکام خوبی در برابر دست‌کاری فراهم می‌کند.
• مقاومت حرارتی (R_th):4 درجه سانتی‌گراد بر وات. این مقدار کم، که به پکیج سرامیکی نسبت داده می‌شود، نشان‌دهنده انتقال حرارت کارآمد از پیوند LED به پد حرارتی است.
• حداکثر دمای پیوند (T_J):125 درجه سانتی‌گراد.
• دمای عملیاتی و ذخیره‌سازی:10- تا +100 درجه سانتی‌گراد برای عملیات، و 40- تا +100 درجه سانتی‌گراد برای ذخیره‌سازی.

2.2 ویژگی‌های نورسنجی و الکتریکی

جدول پارامترهای عملکرد کلیدی را برای بسته‌های طول موج مختلف در جریان آزمایش استاندارد 500mA و دمای پد حرارتی 25 درجه سانتی‌گراد فهرست می‌کند.

• طول موج اوج:در چهار بسته موجود است: 360-370 نانومتر (U36)، 380-390 نانومتر (U38)، 390-400 نانومتر (U39) و 400-410 نانومتر (U40).
• شار تابشی:حداقل شار تابشی در 1000 میلی‌وات (بسته U2) مشخص شده است، با مقادیر معمولی حدود 1250 میلی‌وات و حداکثر تا 1500 میلی‌وات در تمام گروه‌های طول موج.
• ولتاژ مستقیم (V_F):در 500mA از 3.2 ولت تا 4.0 ولت متغیر است، که در بسته‌های ولتاژ خاصی دسته‌بندی شده است (مثلاً 3.2-3.4V، 3.4-3.6V).

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

محصول به بسته‌هایی طبقه‌بندی شده است تا یکنواختی را تضمین کند و امکان انتخاب دقیق بر اساس نیازهای کاربرد فراهم آورد.

3.1 دسته‌بندی شار تابشی

شار تابشی در I_F=500mA با تلرانس ±10% اندازه‌گیری می‌شود. بسته‌ها عبارتند از:

- U2:1000 میلی‌وات تا 1200 میلی‌وات

- U3:1200 میلی‌وات تا 1400 میلی‌وات

- U4:1400 میلی‌وات تا 1500 میلی‌وات

3.2 دسته‌بندی طول موج اوج

طول موج اوج با تلرانس ±1 نانومتر اندازه‌گیری می‌شود. گروه‌ها (U36, U38, U39, U40) با محدوده‌های طول موج ذکر شده در بخش 2.2 مطابقت دارند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در I_F=500mA با تلرانس ±2% اندازه‌گیری می‌شود. بسته‌ها (3234, 3436, 3638, 3840) حداقل و حداکثر محدوده V_Fرا تعریف می‌کنند (مثلاً 3234 = 3.2V تا 3.4V).

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 طیف و شار تابشی نسبی در مقابل جریان

نمودارهای طیفی، منحنی‌های انتشار معمول را برای انواع 365 نانومتر، 385 نانومتر، 395 نانومتر و 405 نانومتر نشان می‌دهند. منحنی‌ها باند باریک هستند که مشخصه LEDهای UV می‌باشد. نمودار شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم یک رابطه تقریباً خطی تا جریان نامی را نشان می‌دهد، که در آن LED 405 نانومتر به طور کلی بالاترین خروجی نسبی را نشان می‌دهد و پس از آن به ترتیب 395 نانومتر، 385 نانومتر و 365 نانومتر در همان سطح جریان قرار دارند.

4.2 طول موج اوج و ولتاژ مستقیم در مقابل جریان

نمودار طول موج اوج در مقابل جریان مستقیم، جابجایی حداقلی (<5 نانومتر) را در محدوده جریان عملیاتی برای تمام طول‌موج‌ها نشان می‌دهد که نشان‌دهنده پایداری طیفی خوب است. منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم، مشخصه نمایی معمول دیود را نشان می‌دهد، که در آن V_Fبا افزایش جریان افزایش می‌یابد. LED 365 نانومتر معمولاً V_Fکمی بالاتری نسبت به انواع با طول موج بلندتر نشان می‌دهد.

4.3 وابستگی به دما

نمودار شار تابشی نسبی در مقابل دمای محیط نشان می‌دهد که با افزایش دما، خروجی کاهش می‌یابد که رفتاری رایج برای LEDها است. منحنی کاهش رتبه برای طراحی حیاتی است: حداکثر جریان مستقیم مجاز را در یک دمای محیط مشخص تعریف می‌کند تا اطمینان حاصل شود که دمای پیوند (T_J) از 125 درجه سانتی‌گراد تجاوز نمی‌کند. به عنوان مثال، در دمای محیط 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان به طور قابل توجهی از رتبه دمای اتاق آن کاهش می‌یابد.

4.4 الگوی تابش

الگوی تابش معمول، لامبرتی است که با زاویه دید کامل 120 درجه (2θ_1/2) متمرکز شده است. این الگو برای کاربردهایی مناسب است که نیاز به پوشش سطح وسیع دارند، نه پرتوهای متمرکز.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد مکانیکی

ابعاد پکیج 3.5 میلی‌متر (طول) در 3.5 میلی‌متر (عرض) در 2.35 میلی‌متر (ارتفاع) است. نقشه‌ها محل پد حرارتی (کاتد) و پد آند را مشخص می‌کنند. پد حرارتی مرکزی و بزرگ است تا انتقال حرارت را تسهیل کند. تمام تلرانس‌های ابعادی ±0.1 میلی‌متر است مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

5.2 شناسایی قطبیت

آند روی بالای پکیج LED علامت‌گذاری شده است. پد حرارتی زیرین از نظر الکتریکی به کاتد متصل است. قطبیت صحیح باید در طول مونتاژ برد رعایت شود.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 فرآیند لحیم‌کاری رفلو

ELUA3535OGB برای فرآیندهای رفلو استاندارد SMT (فناوری نصب سطحی) مناسب است. دستورالعمل‌های کلیدی شامل موارد زیر است:

- پخت هرگونه چسب باید فرآیندهای استاندارد را دنبال کند.

- لحیم‌کاری رفلو نباید بیش از دو بار انجام شود تا از تنش حرارتی جلوگیری شود.

- تنش مکانیکی روی LED در طول گرمایش و سرمایش باید به حداقل برسد.

- برد مدار پس از لحیم‌کاری نباید خم شود تا از ترک خوردن پکیج سرامیکی یا اتصالات لحیم جلوگیری شود.

6.2 شرایط نگهداری

LEDها باید در کیسه‌های اصلی ضد رطوبت خود در دمای بین 40- تا +100 درجه سانتی‌گراد و رطوبت کم نگهداری شوند تا از اکسیداسیون ترمینال‌ها جلوگیری شود.

7. نامگذاری مدل و اطلاعات سفارش

شماره قطعه از ساختاری دقیق پیروی می‌کند:ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M

- EL:کد سازنده.

- UA:خانواده محصول UVA.

- 3535:اندازه پکیج (3.5x3.5mm).

- O:جنس پکیج (سرامیک Al₂O₃).

- G:پوشش (Ag - نقره).

- B:زاویه دید (120°).

- PXXXX:کد طول موج اوج (مثلاً 6070 برای 360-370nm).

- YY:بسته حداقل شار تابشی (مثلاً U2 برای 1000mW).

- 3240:محدوده ولتاژ مستقیم (3.2-4.0V).

- 500:رتبه جریان مستقیم (500mA).

- V:نوع چیپ (عمودی).

- D:اندازه چیپ (45mil).

- 1:تعداد چیپ‌ها (1).

- M:نوع فرآیند (قالب‌گیری).

8. پیشنهادات کاربرد

8.1 مدارهای کاربرد معمول

این LEDها برای عملکرد پایدار به یک درایور جریان ثابت نیاز دارند. یک مدار ساده شامل منبع تغذیه DC، یک درایور جریان ثابت IC یا مدار، و LED به صورت سری است. درایور باید طوری انتخاب شود که تا 500mA (یا 700mA برای 365nm) را تأمین کند و در عین حال منحنی کاهش رتبه بر اساس دمای محیط عملیاتی رعایت شود. سرکوب ولتاژ گذرا ممکن است در محیط‌های پرنویز الکتریکی در نظر گرفته شود، علیرغم محافظت داخلی ESD.

8.2 طراحی هیت سینک

مدیریت حرارتی مؤثر بسیار مهم است. مقاومت حرارتی کم 4 درجه سانتی‌گراد بر وات تنها در صورتی مؤثر است که گرما از پد حرارتی دور شود. یک PCB با طراحی مناسب همراه با وایاهای حرارتی که پد را به یک صفحه مسی بزرگ یا یک هیت سینک خارجی متصل می‌کند، ضروری است، به ویژه هنگام کار در جریان‌های بالا یا دمای محیط بالا. حداکثر دمای پیوند (125 درجه سانتی‌گراد) نباید تجاوز کند.

8.3 ملاحظات طراحی نوری

برای کاربردهای ضدعفونی و فوتوکاتالیست، تابندگی (توان UV در واحد سطح) روی سطح هدف حیاتی است. زاویه پرتو 120 درجه پوشش گسترده‌ای ارائه می‌دهد. برای تابندگی بالاتر در یک نقطه خاص، ممکن است به اپتیک ثانویه (رفلکتور یا لنز) نیاز باشد. انتخاب مواد برای اپتیک و محفظه‌ها باید شفافیت UV و مقاومت در برابر تخریب UV را در نظر بگیرد (مثلاً استفاده از کوارتز، شیشه درجه UV، یا پلاستیک‌های خاص پایدار در برابر UV مانند PTFE).

9. مقایسه و تمایز فنی

سری ELUA3535OGB از طریقپکیج سرامیکیخود متمایز می‌شود. در مقایسه با LEDهای UV SMD پلاستیکی، سرامیک مزایای زیر را ارائه می‌دهد:

- عملکرد حرارتی برتر:مقاومت حرارتی پایین‌تر منجر به دمای پیوند عملیاتی پایین‌تر در همان جریان درایو می‌شود که مستقیماً به معنای طول عمر بیشتر (L70/B50) و خروجی حفظ شده بالاتر است.

- قابلیت اطمینان بهبود یافته:سرامیک بی‌اثر است و مانعی شبیه به هرمتیک در برابر رطوبت و آلاینده‌های محیطی ایجاد می‌کند و عملکرد را در شرایط سخت بهبود می‌بخشد.

- چگالی توان بالاتر:پکیج مستحکم امکان عملکرد قابل اطمینان در سطح توان 1.8 وات را فراهم می‌کند که در انتهای بالاتر برای LEDها با این ابعاد فیزیکی است.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

10.1 تفاوت بین نسخه‌های 365 نانومتر و 405 نانومتر فراتر از طول موج چیست؟

تفاوت اصلی در ترکیب مواد نیمه‌هادی است که منجر به ویژگی‌های الکتریکی و نوری متفاوت می‌شود. LED 365 نانومتر دارای رتبه حداکثر جریان پایین‌تر (700mA در مقابل 1000mA)، معمولاً ولتاژ مستقیم کمی بالاتر و خروجی شار تابشی کمتری در همان جریان است. همچنین به دما حساستر است. انتخاب بستگی به طول موج مورد نیاز برای کاربرد خاص دارد (مثلاً 365 نانومتر برای برخی فوتوکاتالیست‌ها، 405 نانومتر برای برخی فرآیندهای پخت).

10.2 چگونه منحنی کاهش رتبه را تفسیر کنم؟

منحنی کاهش رتبه حداکثر جریان مستقیم عملیاتی ایمن را در یک دمای محیط مشخص (اندازه‌گیری شده در پد حرارتی LED) تعریف می‌کند. برای استفاده از آن، حداکثر دمای محیط مورد انتظار خود را روی محور x پیدا کنید. یک خط تا منحنی رسم کنید، سپس به سمت چپ به محور y بروید تا حداکثر جریان مجاز را پیدا کنید. شما باید درایور خود را طوری طراحی کنید که در آن دما از این جریان تجاوز نکند. به عنوان مثال، اگر محیط 60 درجه سانتی‌گراد باشد، حداکثر جریان تقریباً 400 میلی‌آمپر است.

10.3 آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

به شدت توصیه نمی‌شود. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم آن‌ها دارای ضریب دمایی منفی است و از واحد به واحد دیگر متفاوت است (همانطور که در بسته‌های ولتاژ نشان داده شده است). راه‌اندازی با ولتاژ ثابت می‌تواند منجر به فرار حرارتی شود: با گرم شدن LED، V_Fکاهش می‌یابد، باعث افزایش جریان می‌شود که گرما بیشتری تولید می‌کند، V_Fرا بیشتر کاهش داده و جریان را افزایش می‌دهد تا زمانی که خرابی رخ دهد. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

11.1 مطالعه موردی: ایستگاه پخت UV برای چسب‌ها

سناریو:طراحی یک ایستگاه رومیزی برای پخت چسب‌های حساس به UV روی قطعات الکترونیکی کوچک.

انتخاب:نوع 405 نانومتر (ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M) انتخاب شده است زیرا بسیاری از چسب‌های صنعتی قابل پخت با UV برای پخت کارآمد در حدود 400 نانومتر فرموله شده‌اند.

طراحی:یک آرایه از 16 LED روی یک PCB با هسته آلومینیومی (MCPCB) برنامه‌ریزی شده است تا یک ناحیه پخت یکنواخت ایجاد کند. هر LED توسط یک درایور جریان ثابت در 450 میلی‌آمپر راه‌اندازی می‌شود تا فضای اضافی زیر رتبه 500 میلی‌آمپر فراهم شود و طول عمر بهبود یابد. MCPCB به یک هیت سینک آلومینیومی بزرگ با فن متصل است. منحنی کاهش رتبه بررسی می‌شود: در دمای محیط داخلی تخمینی 45 درجه سانتی‌گراد، 450 میلی‌آمپر به خوبی در محدوده عملیاتی ایمن قرار دارد. زاویه پرتو 120 درجه همپوشانی خوبی بین LEDهای مجاور برای یکنواختی تضمین می‌کند.

نتیجه:ایستگاه نور UV با تابندگی بالا و یکنواخت برای پخت سریع فراهم می‌کند، در حالی که پکیج سرامیکی خروجی پایدار را در طول دوره‌های عملیاتی طولانی تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

LEDهای UVA بر اساس اصل الکترولومینسانس در مواد نیمه‌هادی عمل می‌کنند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها به ناحیه فعال تزریق می‌شوند. بازترکیب آن‌ها انرژی را به شکل فوتون آزاد می‌کند. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط انرژی گاف باند ماده نیمه‌هادی مورد استفاده در ناحیه فعال تعیین می‌شود. برای نور UVA (315-400nm)، موادی مانند InGaN/AlGaN معمولاً روی بسترهای تخصصی استفاده می‌شوند. پکیج سرامیکی عمدتاً به عنوان یک بستر مکانیکی مستحکم و رسانای حرارتی برای دفع گرما عمل می‌کند که یک محصول جانبی فرآیندهای بازترکیب غیرتابشی درون چیپ است.

13. روندهای توسعه

بازار LEDهای UV، به ویژه برای UVA و UVB، توسط حذف تدریجی لامپ‌های جیوه به دلیل مقررات محیط‌زیستی (کنوانسیون میناماتا) هدایت می‌شود. روندهای کلیدی شامل موارد زیر است:

افزایش بازده (WPE - بازده دیوار-پریز):تحقیقات جاری بر بهبود بازده کوانتومی داخلی و استخراج نور متمرکز است تا توان نوری بیشتری در هر وات الکتریکی ارائه دهد، هزینه انرژی سیستم و بار حرارتی را کاهش دهد.

توان و چگالی توان بالاتر:توسعه به سمت LEDهای تک-دی و پکیج‌های چند-چیپی ادامه دارد که از همان ابعاد یا کوچک‌تر شار تابشی بالاتری ارائه می‌دهند، که توسط مواد حرارتی بهتر مانند سرامیک‌های پیشرفته و بسترهای کامپوزیتی امکان‌پذیر شده است.

بهبود قابلیت اطمینان و طول عمر:بهبودها در طراحی چیپ، مواد بسته‌بندی (مانند سرامیک استفاده شده در اینجا) و فناوری فسفر (برای محصولات UV تبدیل شده) هدف افزایش طول عمر عملیاتی را دنبال می‌کنند که عاملی حیاتی برای کاربردهای صنعتی و پزشکی است.

کاهش هزینه:با افزایش حجم تولید و بلوغ فرآیندها، انتظار می‌رود هزینه هر وات تابشی کاهش یابد، که پذیرش در کاربردهای بیشتر را تسریع می‌کند.