دیتاشیت LED فرابنفش LTPL-C034UVG365 - طول موج اوج 365 نانومتر - ولتاژ معمولی 3.8 ولت - حداکثر توان 4.4 وات - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

این محصول یک دیود نورافشان فرابنفش (UV) پرتوان است که برای کاربردهای سخت‌افزاری نیازمند یک منبع نور UV حالت جامد طراحی شده است. این محصول جایگزینی بهینه از نظر انرژی برای فناوری‌های UV متعارف به شمار می‌رود که طول عمر عملیاتی طولانی و قابلیت اطمینان ذاتی فناوری LED را با خروجی تابشی قابل توجه ترکیب می‌کند.

مزایای کلیدی:

• سازگاری با مدارهای مجتمع:طراحی شده برای ادغام آسان در مدارهای الکترونیکی و سیستم‌های کنترلی.
• انطباق محیط زیستی:این محصول مطابق با RoHS است و با فرآیندهای بدون سرب تولید می‌شود.
• بازده عملیاتی:هزینه‌های عملیاتی پایین‌تری نسبت به منابع UV سنتی مانند لامپ‌های جیوه‌ای ارائه می‌دهد.
• کاهش تعمیر و نگهداری:ماهیت حالت جامد و طول عمر طولانی به طور قابل توجهی نیازهای تعمیر و نگهداری و هزینه‌های مرتبط را کاهش می‌دهد.
• آزادی طراحی:امکان ایجاد فرم‌فاکتورها و طرح‌های کاربردی جدیدی را فراهم می‌کند که قبلاً توسط فناوری لامپ UV متعارف محدود شده بودند.

بازار هدف:این LED عمدتاً برای کاربردهایی مانند پخت UV برای جوهرها، چسب‌ها و پوشش‌ها، و همچنین سایر کاربردهای رایج UV در تجهیزات صنعتی، پزشکی و تحلیلی که نیازمند یک منبع UV قابل اطمینان و بادوام با طول موج 365 نانومتر هستند، هدف‌گیری شده است.

2. بررسی عمیق مشخصات فنی

2.1 حداکثر مقادیر مجاز مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. عملکرد در این محدودیت‌ها یا نزدیک به آن برای دوره‌های طولانی توصیه نمی‌شود.

• جریان مستقیم DC (If):1000 میلی‌آمپر (حداکثر جریان پیوسته).
• مصرف توان (Po):4.4 وات (حداکثر اتلاف توان).
• محدوده دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد (محدوده دمای محیط برای عملکرد عادی).
• محدوده دمای انبارداری (Tstg):55- درجه سانتی‌گراد تا 100+ درجه سانتی‌گراد (محدوده دمایی برای انبارداری غیرعملیاتی).
• دمای پیوند (Tj):125 درجه سانتی‌گراد (حداکثر دمای مجاز در پیوند نیمه‌هادی).

نکته مهم:عملکرد طولانی مدت تحت شرایط بایاس معکوس می‌تواند منجر به خرابی قطعه شود.

2.2 مشخصات الکترواپتیکی (دمای محیط=25°C)

اینها پارامترهای عملکردی معمول هستند که تحت شرایط آزمایش استاندارد (جریان مستقیم، If = 700mA) اندازه‌گیری شده‌اند.

• ولتاژ مستقیم (Vf):3.8 ولت (معمولی)، با محدوده‌ای از 3.2 ولت (حداقل) تا 4.4 ولت (حداکثر). این پارامتر برای طراحی درایور حیاتی است.
• شار تابشی (Φe):1300 میلی‌وات (معمولی)، با محدوده‌ای از 1050 میلی‌وات (حداقل) تا 1545 میلی‌وات (حداکثر). این مقدار توان نوری کل خروجی در طیف UV را اندازه‌گیری می‌کند.
• طول موج اوج (λp):در ناحیه 365 نانومتر متمرکز شده است، با محدوده دسته‌بندی از 360 نانومتر تا 370 نانومتر. این، قله اصلی انتشار UV را تعریف می‌کند.
• زاویه دید (2θ_1/2):130 درجه (معمولی). این نشان‌دهنده یک الگوی تابش گسترده است.
• مقاومت حرارتی (R_thjs):5.1 درجه سانتی‌گراد بر وات (معمولی، از پیوند تا نقطه لحیم). مقدار پایین‌تر نشان‌دهنده انتقال حرارت بهتر از تراشه به برد است که برای حفظ عملکرد و طول عمر حیاتی است.

2.3 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و قابلیت اطمینان LED بسیار مهم است. مقاومت حرارتی 5.1°C/W مشخص می‌کند که دمای پیوند به ازای هر وات توان تلف شده چقدر افزایش می‌یابد. برای نگه داشتن دمای پیوند در محدوده ایمن (زیر 125°C)، طراحی مناسب هیت‌سینک و حرارتی PCB ضروری است، به ویژه هنگام کار در حداکثر جریان 700mA یا 1000mA.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از ثبات در عملکرد کاربردی، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی دسته‌بندی (بینینگ) می‌شوند. کد دسته‌بندی روی بسته‌بندی درج شده است.

3.1 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم (Vf)

LEDها بر اساس افت ولتاژ مستقیم در 700mA گروه‌بندی می‌شوند.

• دسته V1:3.2 ولت تا 3.6 ولت
• دسته V2:3.6 ولت تا 4.0 ولت
• دسته V3:4.0 ولت تا 4.4 ولت

تلرانس: ±0.1 ولت. انتخاب یک دسته خاص می‌تواند در طراحی مدارهای درایور یکنواخت‌تر کمک کند.

3.2 دسته‌بندی شار تابشی (mW)

LEDها بر اساس توان نوری خروجی در 700mA مرتب می‌شوند. این برای کاربردهایی که نیازمند شدت UV یکنواخت هستند حیاتی است.

• دسته PR:1050 میلی‌وات تا 1135 میلی‌وات
• دسته RS:1135 میلی‌وات تا 1225 میلی‌وات
• دسته ST:1225 میلی‌وات تا 1325 میلی‌وات
• دسته TU:1325 میلی‌وات تا 1430 میلی‌وات
• دسته UV:1430 میلی‌وات تا 1545 میلی‌وات

تلرانس: ±10%.

3.3 دسته‌بندی طول موج اوج (Wp)

LEDها بر اساس طول موج اوج انتشارشان دسته‌بندی می‌شوند.

• دسته P3M:360 نانومتر تا 365 نانومتر
• دسته P3N:365 نانومتر تا 370 نانومتر

تلرانس: ±3 نانومتر. این امکان انتخاب برای فرآیندهای حساس به طول موج‌های UV خاص را فراهم می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 شار تابشی نسبی در مقابل جریان مستقیم

این منحنی نشان می‌دهد که شار تابشی با جریان مستقیم افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش اثرات حرارتی و افت بازده، تمایل به اشباع دارد. عملکرد در جریان معمولی 700mA تعادل خوبی از خروجی و بازده ارائه می‌دهد.

4.2 توزیع طیفی نسبی

نمودار طیفی، مشخصه انتشار باند باریک LEDها را تأیید می‌کند، با یک قله غالب در حدود 365 نانومتر و انتشار کم در باندهای جانبی. این برای فرآیندهایی که نیازمند فعال‌سازی UV خاص بدون گرمای اضافی یا طول موج‌های ناخواسته هستند، مزیت محسوب می‌شود.

4.3 الگوی تابش

نمودار مشخصه تابش، زاویه دید گسترده 130 درجه را نشان می‌دهد و توزیع شدت را به عنوان تابعی از زاویه از محور مرکزی LED نشان می‌دهد. این الگو برای طراحی اپتیک روشنایی برای پوشش یکنواخت مهم است.

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

این منحنی اساسی رابطه نمایی بین جریان و ولتاژ دیود را نشان می‌دهد. ولتاژ "زانو" حدود 3 ولت است. درایور باید یک منبع جریان باشد تا عملکرد پایدار تضمین شود، زیرا یک تغییر کوچک در ولتاژ می‌تواند باعث تغییر بزرگی در جریان شود.

4.5 شار تابشی نسبی در مقابل دمای پیوند

این منحنی حیاتی تأثیر منفی افزایش دمای پیوند بر خروجی نور را نشان می‌دهد. با افزایش Tj، شار تابشی کاهش می‌یابد. این بر ضرورت مدیریت حرارتی مؤثر برای حفظ عملکرد ثابت در طول عمر LED تأکید می‌کند.

4.6 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای محیط یا کیس مشخص می‌کند. برای جلوگیری از تجاوز از حداکثر دمای پیوند، جریان درایو باید هنگام کار در محیط‌های با دمای بالاتر کاهش یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد کلی

دستگاه دارای یک فوت‌پرینت بسته‌بندی سطح‌نصب خاص است. تلرانس‌های ابعادی کلیدی عبارتند از:

• ابعاد کلی: ±0.2 میلی‌متر
• ارتفاع لنز و طول/عرض زیرلایه سرامیکی: ±0.1 میلی‌متر

پد حرارتی (معمولاً برای هیت‌سینک) از نظر الکتریکی از پدهای الکتریکی آند و کاتد ایزوله (خنثی) است.

5.2 طرح پیشنهادی پد اتصال PCB

یک الگوی لند پیشنهادی (فوت‌پرینت) برای PCB ارائه شده است تا اطمینان از لحیم‌کاری صحیح، انتقال حرارت و پایداری مکانیکی حاصل شود. رعایت این طرح برای مونتاژ قابل اطمینان توصیه می‌شود.

5.3 شناسایی قطبیت

دیتاشیت شامل نشانه‌ها یا نمودارهایی برای شناسایی ترمینال‌های آند و کاتد است. اتصال صحیح قطبیت برای عملکرد دستگاه ضروری است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم‌کاری ریفلو

یک پروفیل دمایی-زمانی دقیق برای لحیم‌کاری ریفلو ارائه شده است. پارامترهای کلیدی شامل حداکثر دمای بدنه بسته و نرخ‌های خاص افزایش/کاهش دما هستند. نکات تأکید می‌کنند:

• اجتناب از فرآیندهای خنک‌کننده سریع.
• استفاده از کمترین دمای ممکن لحیم‌کاری.
• پروفیل ممکن است بر اساس خمیر لحیم مورد استفاده نیاز به تنظیم داشته باشد.
• لحیم‌کاری غوطه‌وری توصیه یا تضمین نمی‌شود.

6.2 لحیم‌کاری دستی

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، حداکثر شرایط توصیه شده 300 درجه سانتی‌گراد برای حداکثر 2 ثانیه است و این کار باید فقط یک بار برای هر دستگاه انجام شود.

6.3 تمیزکاری

فقط حلال‌های مبتنی بر الکل مانند ایزوپروپیل الکل (IPA) باید برای تمیزکاری استفاده شوند. مواد شیمیایی نامشخص ممکن است به بسته‌بندی LED آسیب برسانند.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار و قرقره

LEDها روی نوار حامل برجسته و قرقره برای مونتاژ خودکار عرضه می‌شوند.

• ابعاد دقیق برای جیب‌های نوار و قرقره ارائه شده است.
• جیب‌های خالی با نوار پوششی مهر و موم شده‌اند.
• یک قرقره 7 اینچی می‌تواند حداکثر 500 قطعه را نگه دارد.
• بسته‌بندی مطابق با استانداردهای EIA-481-1-B است.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

• پخت UV:پخت جوهرها، پوشش‌ها، چسب‌ها و رزین‌ها در چاپ، مونتاژ الکترونیک و کاربردهای دندانپزشکی.
• برانگیختگی فلورسانس:ایجاد فلورسانس در مواد برای بازرسی، احراز هویت یا تحلیل.
• ضدعفونی:اگرچه 365 نانومتر طول موج بهینه ضد میکروب (UVC) نیست، اما می‌تواند در برخی فرآیندهای فوتوشیمیایی استفاده شود.
• درمان پزشکی:برخی درمان‌های فتوتراپی.

8.2 ملاحظات طراحی

• درایو جریان:همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید، نه یک منبع ولتاژ ثابت، تا عملکرد پایدار تضمین شود و از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی:PCB را با وایاهای حرارتی کافی، مساحت مسی مناسب طراحی کنید و در صورت کار در جریان‌های بالا یا دمای محیط بالا، یک هیت‌سینک خارجی در نظر بگیرید.
• اپتیک:ممکن است برای موازی کردن یا شکل‌دهی به زاویه پرتو گسترده برای کاربردهای خاص، به لنزها یا بازتابنده‌ها نیاز باشد.
• محافظت در برابر ESD:LEDها به تخلیه الکترواستاتیک حساس هستند. در طول مونتاژ، اقدامات احتیاطی استاندارد مدیریت ESD را اجرا کنید.
• ایمنی چشم و پوست:تابش UV-A با طول موج 365 نانومتر می‌تواند مضر باشد. در محصول نهایی، محافظ مناسب، قفل‌های ایمنی و هشدارهای کاربر را پیاده‌سازی کنید.

9. قابلیت اطمینان و آزمایش

محصول تحت مجموعه جامعی از تست‌های قابلیت اطمینان قرار می‌گیرد که نتایج آن عدم وجود خرابی در نمونه‌های آزمایش شده را نشان می‌دهد. تست‌ها شامل موارد زیر هستند:

• عمر عملیاتی در دمای پایین، اتاق و بالا (LTOL, RTOL, HTOL).
• عمر عملیاتی در دمای بالا و رطوبت (WHTOL).
• شوک حرارتی (TMSK).
• مقاومت در برابر حرارت لحیم‌کاری (ریفلو).
• تست قابلیت لحیم‌کاری.

معیارهای خرابی با تغییرات در ولتاژ مستقیم (±10%) و شار تابشی (±30%) از مقادیر اولیه تعریف می‌شوند. این تست‌ها استحکام محصول را برای کاربردهای صنعتی تأیید می‌کنند.

10. مقایسه فنی و روندها

10.1 مزایا در مقابل منابع UV متعارف

در مقایسه با لامپ‌های UV بخار جیوه، این LED موارد زیر را ارائه می‌دهد:

• روشن/خاموش فوری:بدون زمان گرم شدن یا خنک شدن.
• طول عمر بیشتر:ده‌ها هزار ساعت در مقابل هزاران ساعت برای لامپ‌ها.
• بازده بالاتر:خروجی UV بیشتر به ازای هر وات ورودی الکتریکی.
• اندازه فشرده و انعطاف‌پذیری طراحی:امکان ایجاد تجهیزات کوچکتر و نوآورانه‌تر را فراهم می‌کند.
• بدون جیوه:دفع ایمن‌تر از نظر محیط زیستی.
• طول موج دقیق:خروجی طیفی باریک، فوتواینیسیاتورهای خاص را هدف می‌گیرد.

10.2 روندهای توسعه

بازار LED UV توسط روندهایی به سمت موارد زیر هدایت می‌شود:

• شار تابشی بالاتر:افزایش چگالی توان از تک‌فرستنده‌ها و ماژول‌ها.
• بهبود بازده دیوار-پریز (WPE):کاهش تولید گرما برای یک خروجی نوری معین.
• هزینه کمتر به ازای هر وات تابشی:اقتصادی‌تر کردن راه‌حل‌های LED برای کاربردهای بیشتر.
• گسترش به باندهای UVC:برای کاربردهای ضد میکروب مستقیم (265nm-280nm)، اگرچه این محصول در باند UV-A قرار دارد.

11. پرسش‌های متداول (بر اساس داده‌های فنی)

11.1 از چه جریان درایوری باید استفاده کنم؟

مشخصات الکترواپتیکی در 700mA تعریف شده است که جریان عملیاتی معمولی توصیه شده برای تعادل عملکرد و طول عمر است. می‌توان آن را تا حداکثر مطلق 1000mA درایو کرد، اما این امر نیازمند مدیریت حرارتی استثنایی است و ممکن است طول عمر را کاهش دهد. همیشه برای محدودیت‌های جریان وابسته به دما به منحنی کاهش مراجعه کنید.

11.2 چگونه کدهای دسته‌بندی را تفسیر کنم؟

کدهای دسته‌بندی اطمینان می‌دهند که LEDهایی با عملکرد ثابت دریافت می‌کنید. به عنوان مثال، سفارش از دسته شار "TU" و دسته طول موج "P3N"، دستگاه‌هایی با خروجی 1325-1430 میلی‌وات و طول موج اوج 365-370 نانومتر را تضمین می‌کند. برای تضمین عملکرد سیستم، دسته‌های مورد نیاز برنامه خود را مشخص کنید.

11.3 مدیریت حرارتی چقدر حیاتی است؟

بسیار حیاتی. دمای پیوند مستقیماً بر خروجی نور تأثیر می‌گذارد (منحنی شار نسبی در مقابل Tj را ببینید) و قابلیت اطمینان بلندمدت. تجاوز از حداکثر دمای پیوند 125°C باعث تسریع در تخریب و می‌تواند منجر به خرابی سریع شود. مقدار مقاومت حرارتی 5.1°C/W کلید محاسبه هیت‌سینک مورد نیاز است.

11.4 آیا می‌توانم از یک منبع ولتاژ برای تغذیه این LED استفاده کنم؟

خیر. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم آنها تلرانس دارد و با دما تغییر می‌کند. یک منبع ولتاژ ثابت منجر به جریان کنترل‌نشده می‌شود که احتمالاً از حداکثر مقادیر مجاز فراتر رفته و LED را از بین می‌برد. یک درایور جریان ثابت یا یک مدار محدودکننده جریان اجباری است.

12. مورد عملی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک سیستم پخت نقطه‌ای UV

1. نیازمندی:یک دستگاه دستی برای پخت چسب‌های دندانپزشکی، نیازمند یک نقطه UV متمرکز 365 نانومتر با شدت ثابت برای چرخه‌های 10 ثانیه‌ای.
2. انتخاب LED:این LED 365 نانومتر به دلیل شار تابشی بالا و طول موج مناسب انتخاب شده است.
3. طراحی درایور:یک درایور جریان ثابت فشرده و باتری‌خور با تنظیم 700mA توسعه یافته است، همراه با یک مدار تایمر برای پالس 10 ثانیه‌ای.
4. طراحی حرارتی:LED روی یک PCB با هسته فلزی کوچک (MCPCB) در داخل بدنه ابزار دستی نصب شده است که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند. چرخه کاری (10 ثانیه روشن، 50 ثانیه خاموش) به مدیریت تجمع گرما کمک می‌کند.
5. طراحی اپتیک:یک لنز موازی‌ساز ساده روی LED قرار داده شده است تا پرتو گسترده 130 درجه را در فاصله کاری به یک نقطه کوچکتر و شدیدتر متمرکز کند.
6. نتیجه:یک ابزار پخت قابل اطمینان و روشن‌شونده فوری که از سیستم‌های قدیمی مبتنی بر لامپ در اندازه، سرعت و طول عمر پیشی می‌گیرد، بدون تأخیر گرم شدن برای دندانپزشک.

13. اصل عملکرد

این دستگاه یک منبع نور نیمه‌هادی است. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم در سراسر آند و کاتد اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال تراشه نیمه‌هادی (معمولاً بر پایه موادی مانند AlGaN یا InGaN برای انتشار UV) بازترکیب می‌شوند. این فرآیند بازترکیب، انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کند. انرژی گاف باند خاص مواد نیمه‌هادی مورد استفاده، طول موج فوتون‌های منتشر شده را تعیین می‌کند که در این مورد در طیف فرابنفش-A (UV-A) در حدود 365 نانومتر است. زاویه دید گسترده نتیجه طراحی بسته‌بندی و لنز اولیه روی تراشه است.