دیتاشیت LED فرابنفش PLCC-2 ابعاد ۲.۸×۳.۵×۰.۶۵ میلی‌متر – ولتاژ پیشرو معمولی ۳.۲ ولت – توان ۰.۷ وات – طول موج قله ۳۶۵-۳۷۵ نانومتر

۱. نمای کلی محصول

این LED فرابنفش (UV) در بسته‌بندی استاندارد PLCC-2 (حامل تراشه با پایه‌های پلاستیکی) با ابعاد فشرده ۲.۸ میلی‌متر × ۳.۵ میلی‌متر × ۰.۶۵ میلی‌متر طراحی شده است. در طیف UVA با طول موج قله بین ۳۶۵ تا ۳۷۵ نانومتر تابش می‌کند و برای کاربردهایی مانند گندزدایی UV، پخت جوهرها و چسب‌ها با UV و مراقبت از ناخن مناسب است. این قطعه دارای زاویه دید وسیع ۱۲۰ درجه است که روشنایی یکنواخت در ناحیه هدف فراهم می‌کند. با فرآیندهای معمول مونتاژ SMT سازگار است و به صورت نوار و قرقره (۴۰۰۰ عدد در هر قرقره) عرضه می‌شود. محصول مطابق با الزامات RoHS است و سطح حساسیت به رطوبت ۳ دارد.

این قطعه در صورت استفاده در محدوده‌های مشخص شده، بازده تابشی بالا و عمر عملیاتی طولانی ارائه می‌دهد. در چندین دسته‌بندی برای ولتاژ پیشرو، شار تابشی و طول موج قله موجود است که طراحان را قادر می‌سازد تا درجه عملکرد بهینه را برای کاربرد خود انتخاب کنند. بسته PLCC-2 اتلاف حرارتی خوب و استحکام مکانیکی برای مونتاژ خودکار فراهم می‌کند.

۱.۱ ویژگی‌های کلیدی

• بسته نصب سطحی PLCC-2
• زاویه دید: ۱۲۰ درجه
• مناسب برای تمام مونتاژ SMT و لحیم‌کاری ذوب مجدد
• سطح حساسیت به رطوبت: سطح ۳
• مطابق با RoHS
• موجود در بسته‌بندی نوار و قرقره (۴۰۰۰ عدد/قرقره)
• حفاظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک: ۱۰۰۰ ولت (HBM)

۱.۲ کاربردهای هدف

• گندزدایی فرابنفش (سطوح، آب، هوا)
• پخت چسب‌ها و پوشش‌ها با UV
• پخت جوهر UV (صنعت چاپ)
• مراقبت از ناخن (پخت ژل)
• روشنایی عمومی UV و نوردرمانی

۲. تحلیل پارامترهای فنی

۲.۱ ویژگی‌های الکتریکی و نوری (در Ts=۲۵°C، IF=۱۵۰ mA)

LED با جریان پیشرو معمولی ۱۵۰ میلی‌آمپر تغذیه می‌شود. ولتاژ پیشرو (VF) در چهار محدوده دسته‌بندی می‌شود: B۱۱ (۳.۰–۳.۲ ولت)، B۱۲ (۳.۲–۳.۴ ولت)، B۱۳ (۳.۴–۳.۶ ولت) و B۱۴ (۳.۶–۳.۸ ولت). ولتاژ پیشرو معمولی برای دسته B۱۲ حدود ۳.۲ ولت است که انتخاب رایجی برای کار در ۱۵۰ میلی‌آمپر است. جریان معکوس (IR) در VR=۵ ولت به ۱۰ میکروآمپر محدود می‌شود که نشان‌دهنده اتصال یکسوکننده خوب است.

شار تابشی کل (Φe) به دسته‌های زیر تقسیم می‌شود: ۱B۲۶ (۹۰–۱۱۲ میلی‌وات)، ۱B۲۷ (۱۱۲–۱۴۰ میلی‌وات)، ۱B۲۸ (۱۴۰–۱۸۰ میلی‌وات)، ۱B۲۹ (۱۸۰–۲۲۴ میلی‌وات). طول موج قله (λp) در دسته‌های UA۵۴ (۳۶۵–۳۷۰ نانومتر) و UA۵۵ (۳۷۰–۳۷۵ نانومتر) قرار دارد. زاویه دید ۱۲۰ درجه (زاویه نیمه ±۶۰ درجه) مشخص شده است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (RthJ-S) معمولاً ۴۵ °C/W است.

۲.۲ حداکثر مقادیر مجاز

LED نباید فراتر از حداکثر مقادیر مجاز کار کند تا از آسیب جلوگیری شود: حداکثر توان اتلافی ۰.۷ وات، حداکثر جریان پیشرو پیک ۱۸۰ میلی‌آمپر (شرایط عرض پالس مشخص نشده اما معمولاً برای پالس‌های کوتاه)، ولتاژ معکوس ۵ ولت و تحمل ESD (HBM) ۱۰۰۰ ولت. محدوده دمای کار –۴۰ تا +۸۵ درجه سانتی‌گراد، دمای نگهداری –۴۰ تا +۱۰۰ درجه سانتی‌گراد و حداکثر دمای اتصال ۹۵ درجه سانتی‌گراد است. بسیار مهم است که دمای اتصال زیر ۹۵ درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود تا قابلیت اطمینان تضمین شود؛ طراحی حرارتی باید با دقت انجام شود.

۳. توضیح سیستم دسته‌بندی

محصول برای ولتاژ پیشرو، شار تابشی و طول موج قله به دسته‌های مختلف تقسیم می‌شود تا مشتریان بتوانند سطح عملکرد مناسب را انتخاب کنند. کدهای دسته روی برچسب قرقره چاپ می‌شود (مثلاً B۱۱ برای VF ۳.۰–۳.۲ ولت، ۱B۲۶ برای شار ۹۰–۱۱۲ میلی‌وات، UA۵۴ برای طول موج ۳۶۵–۳۷۰ نانومتر). فرمت برچسب شامل فیلدهای شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد دسته و مقادیر خاص VF، Φe و WLP است. این امر قابلیت ردیابی را تضمین می‌کند و مدیریت موجودی را ساده می‌سازد.

۴. تحلیل منحنی‌های عملکرد

۴.۱ ولتاژ پیشرو بر حسب جریان پیشرو (منحنی I-V)

منحنی I-V معمولی نشان می‌دهد که در ۱۵۰ میلی‌آمپر، ولتاژ پیشرو در محدوده ۳.۲–۳.۶ ولت قرار دارد. این منحنی مشخصه یک LED UV بر پایه GaN است. با افزایش جریان، VF به صورت غیرخطی افزایش می‌یابد؛ در جریان‌های پایین‌تر (مثلاً ۳۰ میلی‌آمپر)، VF حدود ۳.۳ ولت است. این منحنی برای طراحی مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای جریان ثابت مفید است.

۴.۲ توان نسبی بر حسب جریان پیشرو

توان تابشی نسبی با افزایش جریان پیشرو تا حداکثر جریان نامی افزایش می‌یابد. در ۱۵۰ میلی‌آمپر، توان نسبی تقریباً ۱۰۰٪ (نرمال‌شده) است. در جریان‌های پایین‌تر، به دلیل کاهش افت حرارتی، بازده کمی بالاتر است. این رابطه خطی در کاربردهای کاهش نور مفید است.

۴.۳ اثرات دما

دمای لحیم (Ts) بر توان تابشی نسبی تأثیر می‌گذارد. با افزایش Ts از ۲۵°C به ۱۲۵°C، توان نسبی حدود ۴۰٪ کاهش می‌یابد. این افت حرارتی باید با مدیریت حرارتی مناسب جبران شود. حداکثر دمای مجاز لحیم برای کار مداوم توسط محدودیت دمای اتصال (۹۵°C) تعیین می‌شود. منحنی کاهش توان (Ts بر حسب جریان پیشرو) نشان می‌دهد که در دماهای محیط بالاتر، جریان تغذیه باید کاهش یابد تا در محدوده ایمن باقی بماند.

۴.۴ توزیع طیفی

توزیع طیفی یک قله در حدود ۳۶۵–۳۷۵ نانومتر با پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) حدود ۱۰–۱۵ نانومتر نشان می‌دهد. تابش عمدتاً در محدوده UVA است که برای فعال‌سازی فوتواینتیتیتر در پخت و کاربردهای میکروب‌کشی مؤثر است. توجه داشته باشید که طول موج‌های UV-C (زیر ۲۸۰ نانومتر) تولید نمی‌شود؛ این قطعه برای بسیاری از کاربردهای مصرفی با استفاده از محافظ مناسب ایمن است.

۴.۵ الگوی تابش

نمودار تابش توزیعی شبیه به لمبرتین با زاویه نیمه‌توان ±۶۰ درجه (مجموع ۱۲۰ درجه) را نشان می‌دهد. شدت در ناحیه مرکزی نسبتاً یکنواخت است و آن را برای روشنایی فراگیر مناسب می‌کند. ویژگی انتشار جانبی برای کاربردهایی که نیاز به پوشش وسیع دارند مفید است.

۵. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

۵.۱ ابعاد بسته

ابعاد بدنه بسته PLCC-2 برابر ۲.۸۰ میلی‌متر × ۳.۵۰ میلی‌متر با ارتفاع (ضخامت) ۰.۶۵ میلی‌متر است. نمای پایین دو پد تماس را نشان می‌دهد: آند و کاتد. قطبیت با یک شکاف یا علامت روی بسته مشخص می‌شود. الگوی لحیم‌کاری توصیه‌شده (فوت‌پرینت) دارای ابعاد: ۲.۱۰ میلی‌متر × ۲.۱۰ میلی‌متر برای هر پد، با فاصله ۲.۰۸ میلی‌متر است. طول کلی پد لحیم توصیه‌شده ۲.۸۰ میلی‌متر و عرض ۳.۵۰ میلی‌متر (مطابق با بسته) است. تمام تلرانس‌ها ±۰.۲ میلی‌متر هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

۵.۲ قطبیت و نحوه حمل

قطعه دارای قطبیت است؛ سمت کاتد معمولاً علامت‌گذاری می‌شود. باید مراقب بود که ولتاژ معکوس اعمال نشود، زیرا می‌تواند باعث مهاجرت و آسیب شود. هنگام حمل، از موچین در سطوح جانبی استفاده کنید، از لمس لنز سیلیکونی (سطح بالایی) خودداری کنید زیرا نرم است و می‌تواند گرد و غبار جذب کند یا آسیب ببیند.

۶. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

۶.۱ پروفیل لحیم‌کاری ذوب مجدد

LED برای لحیم‌کاری ذوب مجدد بدون سرب طراحی شده است. پروفیل توصیه‌شده دارای ناحیه پیش‌گرم (۱۵۰–۲۰۰ درجه سانتی‌گراد) به مدت ۶۰–۱۲۰ ثانیه، نرخ افزایش دما حداکثر ۳ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه، زمان بالای ۲۱۷ درجه سانتی‌گراد تا ۶۰ ثانیه، دمای پیک ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد برای حداکثر ۱۰ ثانیه و نرخ خنک‌شدن حداکثر ۶ درجه سانتی‌گراد بر ثانیه است. کل زمان از ۲۵ درجه سانتی‌گراد تا پیک باید در عرض ۸ دقیقه باشد. ذوب مجدد نباید بیش از دو بار انجام شود و اگر فاصله بین دو فرآیند لحیم‌کاری از ۲۴ ساعت بیشتر شود، LEDها ممکن است رطوبت جذب کرده و آسیب ببینند؛ قبل از ذوب مجدد دوم، پخت توصیه می‌شود.

۶.۲ لحیم‌کاری دستی و تعمیر

در صورت نیاز به لحیم‌کاری دستی، از هویه با دمای زیر ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد برای حداکثر ۳ ثانیه استفاده کنید. فقط یک بار عملیات لحیم‌کاری دستی مجاز است. تعمیر پس از ذوب مجدد توصیه نمی‌شود؛ اگر اجتناب‌ناپذیر است، از هویه دو سر استفاده کنید و از قبل تأیید کنید که ویژگی‌های LED افت نکرده است.

۶.۳ احتیاط‌ها

• هنگام یا بلافاصله پس از لحیم‌کاری (به ویژه زمانی که بسته داغ است) به LED تنش مکانیکی وارد نکنید.
• از نصب LED روی بردهای PCB تاب‌خورده خودداری کنید و پس از لحیم‌کاری برد را خم نکنید.
• پس از ذوب مجدد قطعه را به سرعت خنک نکنید؛ اجازه دهید به طور طبیعی تا دمای اتاق خنک شود.

۷. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

۷.۱ نوار حامل و قرقره

LEDها در نوار حامل برجسته با عرض ۸.۰۰ میلی‌متر، گام ۴.۰۰ میلی‌متر و یک نوار پوششی عرضه می‌شوند. قطر قرقره ۱۷۸ میلی‌متر ±۱ میلی‌متر، قطر هاب ۶۰ میلی‌متر ±۱ میلی‌متر و عرض نوار ۱۲ میلی‌متر است. هر قرقره حاوی ۴۰۰۰ قطعه است. برچسب قرقره شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کدهای دسته (VF، Φe، WLP)، تعداد و کد تاریخ است.

۷.۲ حساسیت به رطوبت و نگهداری

قطعه دارای سطح حساسیت به رطوبت ۳ است. قبل از باز کردن کیسه ضد رطوبت مهر و موم شده، شرایط نگهداری ≤۳۰ درجه سانتی‌گراد و ≤۷۵٪ رطوبت نسبی تا یک سال است. پس از باز کردن، LEDها باید در عرض ۲۴ ساعت در صورت نگهداری در ≤۳۰ درجه سانتی‌گراد و ≤۶۰٪ رطوبت نسبی استفاده شوند. اگر کارت نشانگر رطوبت رطوبت بیش از حد نشان داد یا زمان نگهداری بیش از حد شده است، پخت در ۶۰ ±۵ درجه سانتی‌گراد به مدت ≥۲۴ ساعت قبل از استفاده لازم است.

۸. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

۸.۱ مدیریت حرارتی

از آنجایی که بازده و عمر LED به شدت به دمای اتصال وابسته است، اتلاف حرارتی کافی ضروری است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم ۴۵ °C/W است. با توان اتلافی ۰.۷ وات (مثلاً VF=۳.۵ ولت × IF=۲۰۰ میلی‌آمپر، اما حداکثر جریان ۱۸۰ میلی‌آمپر، معمولی ۱۵۰ میلی‌آمپر حدود ~۰.۵۲۵ وات)، افزایش دمای اتصال نسبت به نقطه لحیم حدود ۰.۵۲۵ × ۴۵ = ۲۳.۶ درجه سانتی‌گراد است. اگر دمای محیط ۸۵ درجه سانتی‌گراد باشد، دمای اتصال حدود ۱۰۹ درجه سانتی‌گراد خواهد بود که از حد ۹۵ درجه سانتی‌گراد فراتر می‌رود. بنابراین، برای محیط‌های با دمای بالا، جریان باید کاهش یابد یا از هیت‌سینک بزرگ‌تری استفاده شود.

۸.۲ طراحی مدار

همیشه از مقاومت محدودکننده جریان یا درایور جریان ثابت استفاده کنید تا از جریان بیش از حد به دلیل تغییرات ولتاژ پیشرو جلوگیری شود. ولتاژ معکوس اعمال نکنید. حساسیت ESD ۱۰۰۰ ولت (HBM) است؛ در هنگام حمل و مونتاژ از تجهیزات محافظ ESD استفاده کنید. مواد سازنده نباید حاوی ترکیبات گوگرد بیش از ۱۰۰ ppm باشد و محتوای هالوژن (برم و کلر به طور جداگانه<۹۰۰ ppm، مجموع<۱۵۰۰ ppm) باشد تا از خوردگی LED جلوگیری شود.

۸.۳ تمیزکاری

در صورت نیاز به تمیزکاری پس از لحیم‌کاری، از ایزوپروپیل الکل (IPA) استفاده کنید. از تمیزکاری اولتراسونیک خودداری کنید زیرا ممکن است به اتصالات سیمی آسیب برساند. سایر حلال‌ها باید از نظر سازگاری با محفظه سیلیکونی و مواد بسته آزمایش شوند. سطح سیلیکون نرم است و می‌تواند گرد و غبار جذب کند؛ در صورت نیاز به آرامی تمیز کنید.

۹. مقایسه فنی

در مقایسه با LEDهای مرئی استاندارد، این LED UV دارای ولتاژ پیشرو بالاتر (۳.۰–۳.۸ ولت در مقابل ~۲.۰–۳.۰ ولت برای مرئی) و بازده پایین‌تر (توان تابشی در مقابل شار تابشی) است. با این حال، طیف باریک UVA را ارائه می‌دهد که برای فرآیندهای فتوشیمیایی بهینه شده است. بسته PLCC-2 به طور گسترده استفاده می‌شود و با زیرساخت‌های موجود pick-and-place و ذوب مجدد سازگار است. این محصول با سایر LEDهای UV با قدرت مشابه رقابت می‌کند؛ مزیت آن در ابعاد فشرده، زاویه دید وسیع و گزینه‌های دسته‌بندی متعدد برای تطبیق عملکرد است.

۱۰. سوالات متداول

س۱: چگونه دسته ولتاژ پیشرو مناسب را انتخاب کنم؟
دسته‌ای را انتخاب کنید که با ولتاژ خروجی درایور شما مطابقت داشته باشد. برای یک درایور جریان ثابت ۱۵۰ میلی‌آمپر با ولتاژ خروجی ۳.۴ ولت، دسته B۱۲ (۳.۲–۳.۴ ولت) یا B۱۳ (۳.۴–۳.۶ ولت) مناسب خواهد بود. همیشه افت ولتاژ در درایور و هر مقاومت سری را در نظر بگیرید.

س۲: عمر مورد انتظار این LED چقدر است؟
عمر به صراحت در دیتاشیت ذکر نشده است، اما با مدیریت حرارتی مناسب (دمای اتصال زیر ۸۵ درجه سانتی‌گراد)، LEDهای UV معمولی عمر L70 حدود ۱۰۰۰۰–۲۰۰۰۰ ساعت را به دست می‌آورند. دمای بالای اتصال به شدت عمر را کاهش می‌دهد.

س۳: آیا می‌توان LED را با جریان بالاتر پالس کرد؟
حداکثر جریان پیشرو پیک ۱۸۰ میلی‌آمپر است. اگر با چرخه کاری پایین (<۱۰٪) پالس کنید، ممکن است جریان‌های پالس بالاتر امکان‌پذیر باشد، اما نباید از حداکثر مقادیر مجاز تجاوز کرد. برای راهنمایی با سازنده مشورت کنید.

س۴: آیا تابش UV برای انسان مضر است؟
تابش UVA (۳۶۵–۳۷۵ نانومتر) می‌تواند با قرار گرفتن طولانی مدت باعث پیری پوست و آسیب چشم شود. باید از محافظ مناسب یا عینک محافظ استفاده کرد. این LED منبع UV-C نیست، اما همچنان به احتیاط نیاز دارد.

۱۱. موارد استفاده عملی

مورد ۱ – پخت UV برد مدار چاپی:یک سیستم پخت جوهر ماسک لحیم‌کاری از آرایه‌ای از این LEDها استفاده می‌کند. با زاویه دید ۱۲۰ درجه، یک ردیف از LEDها می‌تواند یک نوار به عرض ۱۰ سانتی‌متر را به طور یکنواخت روشن کند. شار تابشی کل ۱۸۰ میلی‌وات در هر LED (دسته ۱B۲۸) امکان پخت سریع در فاصله ۵ میلی‌متر را فراهم می‌کند.

مورد ۲ – لامپ ناخن:در یک لامپ پخت ناخن، چندین LED به صورت نیم‌دایره چیده می‌شوند. طول موج قله ۳۶۵–۳۷۰ نانومتر با جذب فوتواینتیتیترهای موجود در ژل پولیش مطابقت دارد. اندازه جمع و جور امکان طراحی لامپ باریک را فراهم می‌کند.

مورد ۳ – گندزدایی:برای گندزدایی سطح اشیاء کوچک (مثلاً قاب گوشی)، یک LED منفرد با جریان ۱۵۰ میلی‌آمپر شدت UVA کافی برای غیرفعال‌سازی باکتری‌ها در یک ناحیه ۱۰ سانتی‌متر مربع پس از چند دقیقه تابش فراهم می‌کند. می‌توان یک بازتابنده برای متمرکز کردن پرتو اضافه کرد.

۱۲. اصل عملکرد LEDهای UV

این LED از ساختار نیمه‌هادی مبتنی بر گالیم نیترید (GaN) استفاده می‌کند که وقتی الکترون‌ها با حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب می‌شوند، نور ساطع می‌کند. بسته PLCC-2 شامل یک قاب پایه با یک فنجان بازتابنده یکپارچه، اتصال تراشه، اتصالات سیمی و یک محفظه سیلیکونی است که نسبت به UVA شفاف است. لنز سیلیکونی از تراشه محافظت کرده و خروجی نور را شکل می‌دهد. پد حرارتی در پایین بسته امکان هدایت گرما به PCB را فراهم می‌کند. قطعه برای کار با جریان ثابت طراحی شده است؛ ولتاژ پیشرو توسط شکاف باند لایه فعال (≈۳.۴ eV برای ۳۶۵ نانومتر) تعیین می‌شود.

۱۳. روندهای بازار و فناوری

LEDهای UV به دلیل اندازه کوچک، روشن/خاموش شدن فوری، عدم نیاز به گرمایش اولیه و سازگاری با محیط زیست (بدون جیوه) به طور فزاینده‌ای جایگزین لامپ‌های جیوه‌ای سنتی در کاربردهای پخت، گندزدایی و پزشکی می‌شوند. روند به سمت چگالی توان بالاتر (مثلاً ۱ وات بر تراشه) و طول موج‌های کوتاه‌تر (UV-C برای گندزدایی) است. با این حال، LEDهای UVA مانند این مدل به دلیل بازده بالاتر و عمر طولانی‌تر نسبت به LEDهای UV-C همچنان کار اصلی پخت را انجام می‌دهند. توسعه‌های آینده شامل بهبود بازده استخراج (از طریق زیرلایه‌های طرح‌دار یا طراحی‌های فلیپ‌چیپ) و اپتیک یکپارچه (مثلاً لنزهای هم‌آرا) است. بسته PLCC-2 این محصول یک فناوری بالغ است که تولید کم‌هزینه و با حجم بالا را امکان‌پذیر می‌سازد.