دیتاشیت LED فرابنفش LTPL-C036UVG395 - طول موج اوج 395 نانومتر - ولتاژ معمولی 3.7 ولت - حداکثر توان 4.4 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این سری محصول نمایانگر یک منبع نور پیشرفته و بهینه از نظر انرژی است که برای فرآیندهای پخت فرابنفش (UV) و سایر کاربردهای رایج UV طراحی شده است. این محصول با موفقیت طول عمر عملیاتی طولانی و قابلیت اطمینان بالای ذاتی فناوری دیود نورافشان (LED) را با سطوح شدتی که به طور سنتی با منابع نور فرابنفش متعارف مرتبط است، ادغام می‌کند. این ترکیب، انعطاف‌پذیری طراحی قابل توجهی فراهم می‌آورد و راه‌های جدیدی برای نورپردازی حالت جامد فرابنفش جهت جایگزینی فناوری‌های قدیمی و کم‌بازده UV می‌گشاید.

1.1 ویژگی‌ها و مزایای کلیدی

• سازگاری با مدارهای مجتمع (I.C.):طراحی شده برای ادغام آسان در مدارهای الکترونیکی مدرن و سیستم‌های کنترل.
• انطباق محیط زیستی:این محصول به طور کامل با دستورالعمل محدودیت مواد خطرناک (RoHS) مطابقت دارد و با فرآیندهای بدون سرب (Pb-free) تولید می‌شود.
• کاهش هزینه عملیاتی:به دلیل بازده الکتریکی بالاتر و مصرف انرژی کاهش یافته، هزینه کلی عملیات کمتری نسبت به منابع UV سنتی ارائه می‌دهد.
• صرفه‌جویی در هزینه نگهداری:ماهیت حالت جامد LEDها منجر به کاهش قابل توجه نیازهای نگهداری و هزینه‌های مرتبط در طول عمر محصول می‌شود.
• آزادی طراحی:امکان ایجاد فرم‌فاکتورها و طرح‌های کاربردی جدیدی را فراهم می‌کند که قبلاً توسط فناوری لامپ UV متعارف محدود شده بودند.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر، محدودیت‌های نهایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود و در طراحی‌های قابل اطمینان باید از آن اجتناب کرد.

• جریان مستقیم (If):1000 میلی‌آمپر (حداکثر)
• مصرف توان (Po):4.4 وات (حداکثر)
• محدوده دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):55- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• دمای پیوند (Tj):110 درجه سلسیوس (حداکثر)

نکته حیاتی:عملکرد طولانی مدت LED تحت شرایط بایاس معکوس می‌تواند منجر به تخریب قطعه یا خرابی فاجعه‌بار شود. محافظت صحیح مدار ضروری است.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (Ta=25°C)

این پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد (If = 700mA, Ta=25°C) اندازه‌گیری شده و عملکرد اصلی LED را تعریف می‌کنند.

• ولتاژ مستقیم (Vf):مقدار معمولی 3.7 ولت است، با محدوده‌ای از 2.8 ولت (حداقل) تا 4.4 ولت (حداکثر).
• شار تابشی (Φe):توان نوری کل خروجی در طیف UV. مقدار معمولی 1240 میلی‌وات است، که از حداقل 1050 میلی‌وات تا حداکثر 1545 میلی‌وات متغیر است.
• طول موج اوج (λp):طول موجی که در آن تابش طیفی قوی‌ترین است. برای این دستگاه، بین 390 نانومتر (حداقل) و 400 نانومتر (حداکثر) مشخص شده است، که حول 395 نانومتر متمرکز است.
• زاویه دید (2θ1/2):زاویه کامل‌ای که در آن شدت تابشی نصف شدت حداکثر (معمولاً در 0 درجه) است. مقدار معمولی 55 درجه است.
• مقاومت حرارتی (Rthjs):این پارامتر، که معمولاً 5.0 درجه سلسیوس بر وات است، مقاومت در برابر جریان حرارت از پیوند نیمه‌هادی تا نقطه لحیم‌کاری را کمّی می‌کند. مقدار پایین‌تر نشان‌دهنده قابلیت دفع حرارت بهتر است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس عملکرد در دسته‌های مختلفی (بین) مرتب می‌شوند. کد بین بر روی هر بسته‌بندی درج شده است.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم آنها در جریان 700mA دسته‌بندی می‌شوند.
V0: 2.8 ولت - 3.2 ولت
V1: 3.2 ولت - 3.6 ولت
V2: 3.6 ولت - 4.0 ولت
V3: 4.0 ولت - 4.4 ولت
تلورانس: ±0.1 ولت

3.2 دسته‌بندی شار تابشی (میلی‌وات)

LEDها بر اساس توان نوری خروجی آنها در جریان 700mA مرتب می‌شوند.
PR: 1050 میلی‌وات - 1135 میلی‌وات
RS: 1135 میلی‌وات - 1225 میلی‌وات
ST: 1225 میلی‌وات - 1325 میلی‌وات
TU: 1325 میلی‌وات - 1430 میلی‌وات
UV: 1430 میلی‌وات - 1545 میلی‌وات
تلورانس: ±10%

3.3 دسته‌بندی طول موج اوج (Wp)

LEDها بر اساس طول موج اوج تابش خود گروه‌بندی می‌شوند.
P3T: 390 نانومتر - 395 نانومتر
P3U: 395 نانومتر - 400 نانومتر
تلورانس: ±3 نانومتر

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نوری (شار تابشی) با افزایش جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش دمای پیوند و افت بازده، تمایل به اشباع دارد. طراحان باید جریان عملیاتی‌ای را انتخاب کنند که بین شدت خروجی، بازده و طول عمر تعادل برقرار کند.

4.2 توزیع طیفی نسبی

نمودار طیفی، تابش باند باریک UV حول 395 نانومتر را تأیید می‌کند. این مشخصه LEDهای فرابنفش مبتنی بر InGaN است. طیف باریک برای کاربردهایی که نیاز به فعال‌سازی طول موج خاصی دارند، مانند برخی آغازگرهای نوری در رزین‌های قابل پخت UV، مزیت محسوب می‌شود.

4.3 الگوی تابش (زاویه دید)

نمودار مشخصه تابش، توزیع فضایی نور را نشان می‌دهد. زاویه دید معمولی 55 درجه نشان‌دهنده یک پرتو نسبتاً پهن است که برای کاربردهای نیازمند روشنایی سطحی مناسب است، نه یک نقطه بسیار متمرکز.

4.4 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

این منحنی بنیادی، رابطه نمایی معمول یک دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ مستقیم با افزایش جریان، افزایش می‌یابد. شیب منحنی در ناحیه عملیاتی به مقاومت دینامیکی دستگاه مرتبط است.

4.5 شار تابشی نسبی در مقابل دمای پیوند

این یک منحنی حیاتی برای مدیریت حرارتی است. نشان می‌دهد که خروجی نوری LED با افزایش دمای پیوند (Tj) کاهش می‌یابد. استفاده از هیت‌سینک مؤثر برای حفظ خروجی پایدار و بالا و اطمینان از قابلیت اطمینان بلندمدت، امری ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد کلی

این دستگاه دارای پکیج نصب سطحی (SMD) است. نکات کلیدی ابعادی شامل موارد زیر است:
- تمام ابعاد خطی بر حسب میلی‌متر (mm) است.
- تلورانس ابعادی عمومی ±0.2 میلی‌متر است.
- ارتفاع لنز و طول/عرض زیرلایه سرامیکی تلورانس دقیق‌تری معادل ±0.1 میلی‌متر دارند.
- پد حرارتی (معمولاً پد مرکزی زیرین) از نظر الکتریکی از پدهای الکتریکی آند و کاتد ایزوله (خنثی) است. این امکان را فراهم می‌کند تا برای مدیریت حرارتی به یک صفحه زمین یا هیت‌سینک متصل شود بدون آنکه اتصال کوتاه الکتریکی ایجاد کند.

5.2 طرح‌بندی پیشنهادی پد اتصال PCB

یک طرح‌پایه (Footprint) پیشنهادی برای طراحی برد مدار چاپی (PCB) ارائه شده است. این شامل اندازه و فاصله برای پد آند، کاتد و پد حرارتی می‌شود. پیروی از این طرح‌بندی، اطمینان از لحیم‌کاری صحیح، اتصال الکتریکی مناسب و مهم‌تر از همه، انتقال حرارت بهینه از پیوند LED به PCB را تضمین می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل دمایی در مقابل زمان برای لحیم‌کاری ریفلو ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل:
- نرخ افزایش دمای پیش‌گرم.
- دمای و زمان خیساندن (پیش‌گرم).
- دمای اوج ریفلو (نباید از حداکثر دمای مجاز LED تجاوز کند).
- نرخ خنک‌سازی. فرآیند خنک‌سازی سریع توصیه نمی‌شود زیرا می‌تواند تنش حرارتی ایجاد کند.
نکات مهم:
1. تمام مشخصات دمایی به سطح بالایی پکیج LED اشاره دارد.
2. پروفیل ممکن است بر اساس خمیر لحیم خاص مورد استفاده نیاز به تنظیم داشته باشد.
3. پایین‌ترین دمای ممکن لحیم‌کاری که یک اتصال قابل اطمینان ایجاد می‌کند، همیشه برای به حداقل رساندن تنش حرارتی روی LED مطلوب است.
4. لحیم‌کاری دستی، در صورت لزوم، باید به حداکثر دمای هویه 300 درجه سلسیوس و به مدت حداکثر 2 ثانیه محدود شود و فقط یک بار انجام گیرد.
5. لحیم‌کاری ریفلو نباید بیش از سه بار روی یک دستگاه انجام شود.

6.2 تمیزکاری

اگر پس از لحیم‌کاری نیاز به تمیزکاری است، فقط باید از حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده شود. تمیزکننده‌های شیمیایی نامشخص یا خورنده می‌توانند به مواد پکیج، لنز یا اجزای داخلی LED آسیب برسانند.

6.3 روش راه‌اندازی

LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. برای اطمینان از یکنواختی روشنایی هنگامی که چندین LED به صورت موازی در یک مدار متصل می‌شوند، به شدت توصیه می‌شود از یک مقاومت محدودکننده جریان جداگانه به صورت سری با هر LED استفاده شود. این کار، تغییرات جزئی در ولتاژ مستقیم (Vf) بین دستگاه‌های مختلف را جبران می‌کند، از هجوم جریان جلوگیری کرده و عملکرد و طول عمر یکنواخت در سرتاسر آرایه را تضمین می‌نماید.

7. بسته‌بندی و حمل و نقل

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته‌دار و قرقره‌های استاندارد صنعتی برای مونتاژ خودکار Pick-and-Place عرضه می‌شوند.
- ابعاد نوار (اندازه حفره، گام) مشخص شده است.
- ابعاد قرقره (قطر 7 اینچ) ارائه شده است، با حداکثر ظرفیت 500 قطعه در هر قرقره.
- حفره‌های خالی در نوار با یک نوار پوششی مهر و موم شده‌اند.
- بسته‌بندی مطابق با مشخصات EIA-481-1-B است.
- طبق استاندارد بسته‌بندی، حداکثر دو قطعه مفقود متوالی (حفره خالی) مجاز است.

8. داده‌های قابلیت اطمینان

یک برنامه آزمایش قابلیت اطمینان جامع اجرا شد که استحکام محصول را نشان می‌دهد. تمامی آزمایش‌ها صفر خرابی از ده نمونه را نشان دادند که نشان‌دهنده قابلیت اطمینان بالا تحت شرایط تنش مختلف است.

• طول عمر عملیاتی دمای پایین (LTOL):دمای کیس 10- درجه سلسیوس، جریان 700 میلی‌آمپر به مدت 1000 ساعت.
• طول عمر عملیاتی دمای اتاق (RTOL):دمای محیط 25 درجه سلسیوس، جریان 1000 میلی‌آمپر به مدت 1000 ساعت.
• طول عمر عملیاتی دمای بالا (HTOL):دمای کیس 85 درجه سلسیوس، جریان 60 میلی‌آمپر به مدت 1000 ساعت.
• طول عمر عملیاتی دمای بالا و رطوبت (WHTOL):دمای 60 درجه سلسیوس / رطوبت نسبی 90%، جریان 350 میلی‌آمپر به مدت 500 ساعت.
• شوک حرارتی (TMSK):40- درجه سلسیوس تا 125+ درجه سلسیوس، 100 سیکل.
• ذخیره‌سازی دمای بالا:دمای محیط 100 درجه سلسیوس به مدت 1000 ساعت.

معیارهای خرابی:یک دستگاه پس از آزمایش، در صورت تغییر ولتاژ مستقیم (Vf) آن بیش از ±10% یا تخریب شار تابشی (Φe) آن بیش از ±15% نسبت به مقادیر معمولی اولیه، خراب در نظر گرفته می‌شود.

9. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

9.1 کاربرد اصلی: پخت UV

این LED به طور ایده‌آل برای کاربردهای پخت UV مناسب است که شامل موارد زیر می‌شود:
- پخت چسب (مانند مونتاژ الکترونیک، دستگاه‌های پزشکی).
- پخت جوهر و پوشش (مانند چاپ، پوشش‌های حفاظتی).
- پخت رزین برای چاپ سه‌بعدی (پلیمریزاسیون مخزنی).
طول موج 395 نانومتر برای آغازگر طیف وسیعی از آغازگرهای نوری رایج در فرمولاسیون‌های صنعتی مؤثر است.

9.2 سایر کاربردهای UV

- تأیید اسکناس و اسناد.
- بازرسی غیرمخرب (بازرسی نفوذ فلورسنت).
- فتوتراپی پزشکی و آرایشی (تحت راهنمایی پزشکی مناسب و گواهی دستگاه).
- تصفیه هوا و آب (هنگامی که با کاتالیزورهای مناسب ترکیب شود).

9.3 ملاحظات حیاتی طراحی

1. مدیریت حرارتی:این مهم‌ترین عامل برای عملکرد و طول عمر است. مقاومت حرارتی پایین (5°C/W) تنها در صورتی مؤثر است که LED به درستی بر روی یک هیت‌سینک مناسب نصب شده باشد. دمای پیوند (Tj) باید تا حد امکان پایین نگه داشته شود، ترجیحاً به میزان قابل توجهی کمتر از حداکثر مقدار مجاز 110 درجه سلسیوس.
2. راه‌اندازی با جریان ثابت:همیشه از یک درایور LED با جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت. این امر خروجی نور پایدار را تضمین کرده و LED را از فرار حرارتی محافظت می‌کند.
3. محافظت در برابر ESD:اگرچه برای این LED پرتوان به صراحت ذکر نشده است، اما رعایت احتیاط‌های مناسب تخلیه الکترواستاتیک (ESD) هنگام جابجایی، برای تمام دستگاه‌های نیمه‌هادی یک عمل خوب محسوب می‌شود.
4. طراحی نوری:در صورت نیاز به الگوی پرتو خاص، اپتیک ثانویه (لنزها، بازتابنده‌ها) را در نظر بگیرید، زیرا زاویه دید ذاتی 55 درجه است.

10. مقایسه فنی و جایگاه بازار

این LED نشان‌دهنده تکامل منابع نور فرابنفش است. در مقایسه با فناوری‌های سنتی مانند لامپ‌های بخار جیوه، مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:
- روشن/خاموش فوری:بدون زمان گرم شدن یا خنک شدن.
- طول عمر طولانی:ده‌ها هزار ساعت در مقابل هزاران ساعت برای لامپ‌ها.
- بازده:بازده تبدیل الکتریکی به نوری بالاتر، که هزینه انرژی را کاهش می‌دهد.
- اندازه فشرده و انعطاف‌پذیری طراحی:امکان طراحی محصولات کوچک‌تر و نوآورانه‌تر را فراهم می‌کند.
- سازگار با محیط زیست:فاقد جیوه، مطابق با RoHS و کاهش دهنده پسماندهای خطرناک.
- خلوص طیفی:یک قله باریک در حدود 395 نانومتر ساطع می‌کند بدون طیف گسترده و تابش مادون قرمز (حرارتی) لامپ‌ها، که می‌تواند برای زیرلایه‌های حساس مفید باشد.

11. پرسش‌های متداول (FAQs)

سوال 1: جریان عملیاتی معمول این LED چقدر است؟
پاسخ 1: اگرچه می‌تواند تا 1000 میلی‌آمپر را تحمل کند، اما مشخصات الکترواپتیکی و دسته‌بندی در جریان 700 میلی‌آمپر تعریف شده است که یک نقطه عملیاتی توصیه شده رایج برای تعادل بین خروجی و بازده است.

سوال 2: چرا پد حرارتی از نظر الکتریکی خنثی است؟
پاسخ 2: این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا پد را مستقیماً به یک ناحیه مسی بزرگ (زمین حرارتی) روی PCB برای حداکثر دفع حرارت متصل کنند، بدون نگرانی از ایجاد اتصال کوتاه الکتریکی با آند یا کاتد.

سوال 3: آیا می‌توانم چندین LED را به صورت موازی از یک منبع جریان راه‌اندازی کنم؟
پاسخ 3: بدون مقاومت سری جداگانه برای هر LED توصیه نمی‌شود. به دلیل تغییرات طبیعی در Vf، LEDهای موازی جریان را به طور مساوی تقسیم نمی‌کنند که منجر به عدم تطابق روشنایی و احتمال جریان بیش از حد در برخی دستگاه‌ها می‌شود.

سوال 4: چگونه کد بین را تفسیر کنم؟
پاسخ 4: کد روی بسته (مثلاً V1/ST/P3U) گروه عملکرد خاص آن LED را به شما می‌گوید: دسته ولتاژ مستقیم آن (V1)، دسته شار تابشی آن (ST) و دسته طول موج اوج آن (P3U). این امکان انتخاب دقیق در کاربردهایی که نیاز به تطابق دقیق پارامترها دارند را فراهم می‌کند.

12. اصول عملکرد و فناوری

این یک منبع نور مبتنی بر نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از انرژی گاف نواری آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال چیپ بازترکیب شده و انرژی را به صورت فوتون (نور) آزاد می‌کنند. طول موج خاص 395 نانومتر با مهندسی گاف نواری مواد نیمه‌هادی مورد استفاده، که معمولاً نیترید گالیم آلومینیوم (AlGaN) یا نیترید گالیم ایندیم (InGaN) با ترکیبات خاص است، به دست می‌آید. نور فرابنفش از طریق یک پکیج شفاف که شامل یک لنز برای شکل‌دهی به پرتو خروجی است، ساطع می‌شود.

13. روندهای صنعت و چشم‌انداز آینده

بازار LEDهای فرابنفش به دلیل عوامل زیر رشد قابل توجهی را تجربه می‌کند:
1. حذف تدریجی لامپ‌های جیوه‌ای:مقررات جهانی مانند کنوانسیون میناماتا، پذیرش جایگزین‌های بدون جیوه را تسریع می‌بخشند.
2. پیشرفت‌ها در بازده و توان:تحقیق و توسعه مستمر، بازده دیوار-پریز (WPE) و حداکثر توان خروجی LEDهای UV-C، UV-B و UV-A را بهبود می‌بخشد و آن‌ها را برای کاربردهای پرتقاضاتر قابل استفاده می‌سازد.
3. مینیاتوری‌سازی و یکپارچه‌سازی:LEDهای فرابنفش امکان ساخت دستگاه‌های قابل حمل و باتری‌خور برای ضدعفونی، پخت و حس‌گری را فراهم کرده و بازارهای مصرفی و حرفه‌ای جدیدی می‌گشایند.
4. سیستم‌های هوشمند و متصل:ادغام با حسگرها و پلتفرم‌های اینترنت اشیا، امکان کنترل دقیق دوز و نظارت از راه دور در سیستم‌های پخت و تصفیه را فراهم می‌کند. محصولی که در اینجا مستند شده است، بخشی از این روند گسترده به سوی راه‌حل‌های حالت جامد فرابنفش کارآمد، قابل اطمینان و قابل کنترل است.