লেজার থেরাপি সরঞ্জামে ডায়োডের জীবনকাল কীভাবে মূল্যায়ন করবেন?

1, ডায়োডের জীবনকালের মূল প্রভাবক কারণগুলি
লেজার ডায়োডের জীবনকাল একাধিক কারণের দ্বারা সীমাবদ্ধ, যার মধ্যে তাপমাত্রা, বর্তমান এবং অপটিক্যাল শক্তি তিনটি মূল পরিবর্তনশীল:

তাপমাত্রা প্রভাব
ডায়োড জংশন তাপমাত্রায় প্রতি 10 ডিগ্রি বৃদ্ধির জন্য, আয়ুষ্কাল 50% -70% হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, 850nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি GaAlAs লেজার ডায়োডের জন্য, তাপমাত্রায় প্রতি 1 ডিগ্রি বৃদ্ধির জন্য থ্রেশহোল্ড কারেন্ট প্রায় 1% বৃদ্ধি পায়; প্রতি 1 ডিগ্রি তাপমাত্রা বৃদ্ধির জন্য একটি 1300nm তরঙ্গদৈর্ঘ্য InGaAs লেজার ডায়োডের থ্রেশহোল্ড কারেন্ট প্রায় 2% বৃদ্ধি পায়। উচ্চ তাপমাত্রা গহ্বরের পৃষ্ঠের অক্সিডেশন, স্থানচ্যুতি বৃদ্ধি এবং ধাতুর বিস্তারকে ত্বরান্বিত করতে পারে, যা ইলেক্ট্রোডের অবক্ষয় বা বন্ধন ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে।
বর্তমান মানসিক চাপ
যখন ড্রাইভিং কারেন্ট রেট করা মানের 80% অতিক্রম করে, ডায়োডটি একটি উচ্চ চাপের অবস্থায় প্রবেশ করে, অ-বিকিরণকারী পুনর্মিলন বৃদ্ধি পায়, এবং উজ্জ্বল কার্যক্ষমতা হ্রাস পায়। উদাহরণস্বরূপ, লেজার ডায়োডের একটি নির্দিষ্ট মডেল 70 ডিগ্রি এবং রেট করা বর্তমানের 1.2 গুণে বার্ধক্যকে ত্বরান্বিত করে এবং ব্যর্থতার মধ্যে গণনা করা গড় সময় (MTTF) 100000 ঘন্টা অতিক্রম করে। যাইহোক, প্রকৃত ব্যবহারে, যদি বর্তমান ঘন ঘন ওঠানামা হয়, জীবনকাল উল্লেখযোগ্যভাবে সংক্ষিপ্ত হতে পারে।
অপটিক্যাল শক্তি ঘনত্ব
উচ্চ শক্তির ঘনত্ব ক্যাভিটি সারফেস অপটিক্যাল ড্যামেজ (সিওডি) বাড়াতে পারে, বিশেষ করে স্পন্দিত অপারেটিং মোডে, যেখানে তাত্ক্ষণিক পিক পাওয়ার ক্যাভিটি সারফেস ড্যামেজ থ্রেশহোল্ডকে অতিক্রম করতে পারে, যা বিপর্যয়কর ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি উচ্চ-শক্তির লেজার ডায়োডের গড় আয়ুকাল 2.19 × 10 ⁹ ডাল 10% ডিউটি ​​চক্রে, 90A এর কারেন্ট এবং 20 ডিগ্রি জলের তাপমাত্রা থাকে ; যখন জলের তাপমাত্রা 35 ডিগ্রীতে বৃদ্ধি পায়, তখন জীবনকাল 1.65 × 10 ⁹ ডালে হ্রাস পায়।
2, জীবন মূল্যায়নের জন্য প্রমিত পরীক্ষার পদ্ধতি
মূল্যায়ন চক্রকে সংক্ষিপ্ত করার জন্য, শিল্প সাধারণত ত্বরিত বার্ধক্য পরীক্ষা (ALT) গ্রহণ করে, যা তাপমাত্রা বা বর্তমান বৃদ্ধির মাধ্যমে দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের পরিস্থিতিকে অনুকরণ করে- এবং প্রকৃত জীবনকাল গণনা করার জন্য পরিসংখ্যানগত মডেলগুলিকে একত্রিত করে:

ত্বরিত বার্ধক্য পরীক্ষা মোড
ধ্রুবক পাওয়ার মোড (APC): একটি ফিডব্যাক সার্কিটের মাধ্যমে আউটপুট অপটিক্যাল পাওয়ার ধ্রুবক বজায় রাখে, প্রকৃত কাজের অবস্থার অনুকরণ করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট টেস্টিং সিস্টেম রিয়েল টাইমে শক্তি নিরীক্ষণ করতে বাহ্যিক ফটোডিটেক্টর বা অভ্যন্তরীণ মনিটরিং ডায়োড ব্যবহার করে। যখন আউটপুট শক্তি 20% হ্রাস পায় বা ড্রাইভিং কারেন্ট 20% বৃদ্ধি পায়, তখন জীবনকাল বন্ধ হয়ে যাওয়ার জন্য নির্ধারিত হয়।
কনস্ট্যান্ট কারেন্ট মোড (ACC): ড্রাইভিং কারেন্ট স্থির রাখুন এবং সময়ের সাথে সাথে অপটিক্যাল পাওয়ারের পরিবর্তনগুলি পর্যবেক্ষণ করুন। এই পদ্ধতিটি অবক্ষয় প্রক্রিয়া অধ্যয়নের জন্য উপযুক্ত, তবে এটি প্রকৃত কাজের অবস্থা থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক।
মূল পরীক্ষার পরামিতি
থ্রেশহোল্ড কারেন্ট (Ith): সক্রিয় অঞ্চলে ত্রুটির বৃদ্ধি প্রতিফলিত করে। বার্ধক্য প্রক্রিয়ার সময়, Ith সময়ের সাথে লগারিদমিকভাবে বৃদ্ধি পায়। যখন Ith প্রাথমিক মানের 1.5 গুণে পৌঁছায়, তখন এটি সাধারণত বিবেচনা করা হয় যে ডায়োড ব্যর্থ হয়েছে।
ঢাল দক্ষতা (η): আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর দক্ষতা চিহ্নিত করে। η-তে 30% হ্রাস বা আউটপুট পাওয়ারে 50% হ্রাস জীবনের-শেষের-মাপদণ্ড হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে।
ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ (Vf): ইলেক্ট্রোড যোগাযোগ প্রতিরোধের পরিবর্তন প্রতিফলিত করে। Vf-এর অস্বাভাবিক বৃদ্ধি বন্ধন অবক্ষয় বা ধাতুর বিস্তার নির্দেশ করতে পারে।
পরিসংখ্যানগত মডেল এবং জীবনকালের এক্সট্রাপোলেশন
আরহেনিয়াস সমীকরণের উপর ভিত্তি করে, উচ্চ-তাপমাত্রার ত্বরণ পরীক্ষার ডেটার মাধ্যমে ঘরের তাপমাত্রার আয়ুষ্কাল এক্সট্রাপোলেট করুন। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট লেজার ডায়োডের জীবনকাল 70 ডিগ্রিতে 2300 ঘন্টা, এবং কক্ষ তাপমাত্রায় (25 ডিগ্রি) জীবনকাল 100000 ঘন্টার বেশি অ্যাক্টিভেশন শক্তি (Ea=0.7eV) গণনা করে এক্সট্রাপোলেট করা যেতে পারে। উপরন্তু, লগ স্বাভাবিক বন্টন মডেল মধ্যম জীবন এবং ব্যর্থতার হার বন্টন বিশ্লেষণ করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।
3, ব্যর্থতা মোড বিশ্লেষণ এবং জীবন অপ্টিমাইজেশান কৌশল
লেজার ডায়োডের ব্যর্থতা তিনটি বিভাগে বিভক্ত করা যেতে পারে, এবং লক্ষ্যযুক্ত অপ্টিমাইজেশান ব্যবস্থা গ্রহণ করা প্রয়োজন:

প্রারম্ভিক ব্যর্থতা
উত্পাদন ত্রুটি (যেমন স্থানচ্যুতি, গহ্বরের পৃষ্ঠের দূষণ) বা প্যাকেজিং সমস্যা (যেমন হিট সিঙ্ক ভার্চুয়াল সোল্ডারিং) দ্বারা সৃষ্ট, সাধারণত প্রাথমিক অপারেশনের 50-100 ঘন্টার মধ্যে ঘটে। সমাধান অন্তর্ভুক্ত:
কঠোর স্ক্রীনিং: উচ্চ-তাপমাত্রা বার্ধক্য পরীক্ষার মাধ্যমে প্রাথমিক ব্যর্থ ডিভাইসগুলি সরানো হয়।
অপ্টিমাইজড প্যাকেজিং: তাপীয় চাপ কমাতে ইউটেটিক ওয়েল্ডিং, কম তাপ প্রতিরোধের তাপ সিঙ্ক এবং বায়ুরোধী প্যাকেজিং গ্রহণ করা।
দুর্ঘটনাজনিত ব্যর্থতা
ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ডিসচার্জ (ESD), বৈদ্যুতিক ঢেউ বা যান্ত্রিক কম্পনের মতো বাহ্যিক কারণগুলির দ্বারা সৃষ্ট। প্রতিরক্ষামূলক ব্যবস্থাগুলির মধ্যে রয়েছে:
ESD সুরক্ষা: ভোল্টেজ স্পাইক সীমিত করতে ড্রাইভার সার্কিটে TVS ডায়োডগুলিকে একীভূত করুন৷
ঢেউ দমন: কারেন্টের আকস্মিক পরিবর্তন এড়াতে একটি নরম স্টার্ট সার্কিট ব্যবহার করা।
পরিধান এবং টিয়ার ব্যর্থতা
জীবনের শেষ--মূল কারণ হল উপাদানের অবক্ষয়, যেমন গহ্বরের পৃষ্ঠের অক্সিডেশন এবং ধাতুর বিস্তার। অপ্টিমাইজেশন নির্দেশাবলী অন্তর্ভুক্ত:
উপাদানের উন্নতি: আলো শোষণের কারণে তাপীয় ক্ষতি কমাতে নন-শোষক গহ্বর পৃষ্ঠ (NAB) প্রযুক্তি গ্রহণ করা।
তাপ অপচয়ের নকশা: নিরাপদ সীমার মধ্যে জংশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে মাইক্রোচ্যানেল কুলার বা সেমিকন্ডাক্টর কুলার (TECs) ব্যবহার করুন।
ড্রাইভিং কৌশল: গড় অপটিক্যাল শক্তি ঘনত্ব কমাতে পালস প্রস্থ মডুলেশন (PWM) বা গতিশীল শক্তি নিয়ন্ত্রণ ব্যবহার করে।
4, শিল্প অ্যাপ্লিকেশন ক্ষেত্রে এবং তথ্য সমর্থন
মেডিকেল লেজার সরঞ্জাম কেস
ডায়োড পাম্পড সলিড-স্টেট লেজার (DPL) এর একটি নির্দিষ্ট মডেল চর্মরোগ সংক্রান্ত চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করা হয় এবং এর আয়ুষ্কালকে শেষ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় যখন আউটপুট শক্তি রেট করা মানের 70% এর নিচে থাকে। ফ্রিকোয়েন্সি ডাবলিং ক্রিস্টাল (কেটিপি) এর পলিশিং প্রক্রিয়াটিকে অপ্টিমাইজ করে এবং গহ্বরের অভ্যন্তরে পাওয়ার ঘনত্ব নিয়ন্ত্রণ করে, লেজারের আয়ুষ্কাল 5000 ঘন্টা থেকে 10000 ঘন্টার উপরে বাড়ানো হয়েছে।
উচ্চ ক্ষমতা লেজার ডায়োড তথ্য
একটি আধা অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ (QCW) লেজার ডায়োডের আউটপুট শক্তি 91W, 1.16W/A এর ঢাল দক্ষতা এবং ঘরের তাপমাত্রায় 2.19 × 10 ⁹ ডালের গড় আয়ু এবং 10% শুল্ক চক্র। মাল্টি-স্তর সোল্ডারিং প্যাকেজিং প্রক্রিয়া উন্নত করে, পরিবেশগত তাপমাত্রা সহনশীলতা 20 ডিগ্রী থেকে 35 ডিগ্রীতে উন্নীত হয়েছে, এবং জীবনকালের অবনতির হার 25% হ্রাস করা হয়েছে।