Hoja de Datos del LED UV LTPL-C16FUVM375 - 3.2x1.6x1.9mm - 3.5V - 160mW - Longitud de Onda Pico 375nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

La serie LTPL-C16 representa un avance significativo en la tecnología de iluminación de estado sólido, específicamente diseñada para aplicaciones ultravioleta (UV). Este producto es una fuente de luz energéticamente eficiente y ultracompacta que combina la larga vida operativa y la alta fiabilidad inherentes a los Diodos Emisores de Luz (LED) con niveles de rendimiento adecuados para reemplazar sistemas de iluminación UV convencionales. Ofrece a los diseñadores una considerable libertad en el desarrollo de productos debido a su factor de forma reducido y diseño de montaje superficial, posibilitando nuevas aplicaciones en procesos y equipos basados en UV.

1.1 Características y Ventajas Clave

Las ventajas principales de este componente derivan de su diseño y proceso de fabricación. Es totalmente compatible con equipos estándar de colocación automática pick-and-place, facilitando el ensamblaje en volúmenes altos y rentable en placas de circuito impreso (PCB). El encapsulado está cualificado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo (IR) y por fase de vapor, cumpliendo con los requisitos estándar de fabricación sin plomo (Pb-free) y RoHS. Su huella estándar EIA (Electronic Industries Alliance) garantiza la interoperabilidad y facilita la integración en bibliotecas de diseño y líneas de ensamblaje existentes. Además, el dispositivo está diseñado para ser directamente compatible con niveles de excitación de circuitos integrados (IC), simplificando la electrónica de control circundante.

1.2 Aplicaciones Objetivo

Este LED UV está específicamente dirigido a procesos industriales y de fabricación que utilizan luz ultravioleta. Las principales áreas de aplicación incluyen el curado UV de adhesivos, resinas y recubrimientos, donde se requiere una polimerización precisa y rápida. También es adecuado para sistemas de marcado y codificación UV. Otro caso de uso significativo es en el secado y curado de tintas de impresión especializadas. La longitud de onda de 375nm es particularmente efectiva para iniciar reacciones fotoquímicas con estos fines.

2. Información Mecánica y del Encapsulado

El dispositivo está encapsulado en un paquete compacto de montaje superficial. Las dimensiones de contorno son críticas para el diseño del PCB y la gestión térmica. El cuerpo del encapsulado mide aproximadamente 3.2mm de longitud, 1.6mm de ancho y tiene una altura de 1.9mm. Todas las tolerancias dimensionales son típicamente de ±0.1mm a menos que se especifique lo contrario en el plano mecánico detallado. El componente cuenta con una lente transparente para una extracción de luz óptima.

2.1 Disposición de las Pistas de Montaje en PCB

Para una soldadura fiable, se proporciona un patrón de pistas (footprint) recomendado para el PCB. Este patrón está optimizado para procesos de soldadura por reflujo infrarrojo o por fase de vapor. El diseño de las pistas asegura la formación correcta del filete de soldadura, la estabilidad mecánica y una transferencia térmica efectiva desde el chip del LED al PCB, lo cual es crucial para gestionar la temperatura de unión y mantener la fiabilidad a largo plazo.

2.2 Identificación de Polaridad

El componente tiene un cátodo y un ánodo designados. La polaridad se indica típicamente mediante una marca en el cuerpo del encapsulado, como una muesca, un punto o una esquina recortada. La orientación correcta de la polaridad durante el ensamblaje es obligatoria, ya que aplicar una tensión inversa que exceda el valor máximo absoluto puede causar daños inmediatos al dispositivo.

3. Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento en o bajo estos límites y debe evitarse para un rendimiento fiable.

• Disipación de Potencia (Po):160 mW. Esta es la pérdida de potencia máxima permitida dentro del dispositivo a una temperatura ambiente (Ta) de 25°C.
• Corriente Directa Continua (If):40 mA. La corriente directa continua máxima que se puede aplicar.
• Tensión Inversa (Vr):5 V. La tensión máxima que se puede aplicar en dirección inversa.
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C. El rango de temperatura ambiente para el cual está diseñado para funcionar el dispositivo.
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-40°C a +100°C.
• Temperatura de Unión (Tj):90°C. La temperatura máxima permitida en la propia unión del semiconductor.

4. Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se miden en una condición de prueba estándar de Ta=25°C y una corriente directa (If) de 20mA, a menos que se indique lo contrario. Definen el rendimiento típico del dispositivo.

• Flujo Radiante (Φe):14 mW (Mín), 20 mW (Típ), 28 mW (Máx). Esta es la potencia óptica total emitida en el espectro UV, medida en milivatios.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):135 grados (Típ). Define la dispersión angular de la radiación emitida donde la intensidad es la mitad de la intensidad pico.
• Longitud de Onda Pico (λp):370 nm (Mín), 375 nm (Típ), 380 nm (Máx). La longitud de onda a la cual la intensidad radiante espectral es máxima.
• Tensión Directa (Vf):2.8 V (Mín), 3.5 V (Típ), 4.0 V (Máx). La caída de tensión a través del LED cuando opera a la corriente directa especificada.
• Corriente Inversa (Ir):10 µA (Máx) a Vr=1.2V. Este parámetro se prueba para verificar la característica Zener, pero el dispositivo no está destinado a operar en inversa.

5. Sistema de Clasificación y Código de Bins

Para gestionar las variaciones de producción y permitir una selección precisa, los LEDs se clasifican en bins de rendimiento según parámetros clave. El código del bin se marca en el embalaje.

5.1 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

Los dispositivos se categorizan en tres bins de tensión: V1 (2.8V-3.2V), V2 (3.2V-3.6V) y V3 (3.6V-4.0V). Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con caídas de tensión similares para un rendimiento consistente en matrices en paralelo o para cumplir con requisitos específicos del driver.

5.2 Clasificación por Flujo Radiante (Φe)

La salida óptica se clasifica en un amplio rango para garantizar la coincidencia de intensidad. Los bins van desde R3 (14-16 mW) hasta R9 (26-28 mW). Seleccionar LEDs del mismo bin de flujo o de bins adyacentes es crítico para aplicaciones que requieren una iluminación uniforme.

5.3 Clasificación por Longitud de Onda Pico (λp)

La longitud de onda UV se clasifica en dos grupos principales: P3P (370-375 nm) y P3Q (375-380 nm). Esto garantiza la consistencia espectral para procesos sensibles a una longitud de onda de activación UV específica.

6. Análisis de Curvas de Rendimiento

Los datos gráficos proporcionan una visión más profunda del comportamiento del dispositivo bajo condiciones variables.

6.1 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida óptica no es proporcional linealmente a la corriente. Aumenta con la corriente pero puede exhibir saturación o eficiencia reducida a corrientes muy altas debido a efectos térmicos y a la caída de la eficiencia cuántica interna. Operar significativamente por encima del punto de prueba típico de 20mA requiere una gestión térmica cuidadosa.

6.2 Corriente Directa vs. Tensión Directa (Curva I-V)

La característica I-V es exponencial, típica de un diodo. La curva muestra la tensión umbral (donde la corriente comienza a fluir significativamente) y cómo la tensión directa aumenta con la corriente. Esta información es vital para diseñar drivers de corriente constante.

6.3 Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión

Esta es una de las curvas más críticas para el diseño. Demuestra el impacto negativo de la temperatura en la salida de luz. A medida que la temperatura de unión (Tj) aumenta, el flujo radiante disminuye. Un disipador térmico efectivo y un diseño térmico del PCB son esenciales para mantener una salida alta y una larga vida útil. La curva cuantifica el factor de derating.

6.4 Espectro de Emisión Relativo

El gráfico de distribución espectral muestra la intensidad de la radiación emitida a través de las longitudes de onda. Confirma el pico en ~375nm y muestra el ancho de banda espectral (Ancho a Media Altura - FWHM), lo cual es importante para aplicaciones donde se buscan fotoreacciones específicas.

7. Directrices de Ensamblaje y Manipulación

7.1 Recomendaciones del Proceso de Soldadura

El dispositivo está clasificado para soldadura por reflujo sin plomo. Se proporciona un perfil de temperatura detallado, especificando las etapas de precalentamiento, estabilización, reflujo y enfriamiento. Los parámetros clave incluyen una temperatura máxima del cuerpo que no exceda los 260°C y un tiempo por encima de 240°C de menos de 10 segundos. No se recomiendan tasas de enfriamiento rápidas. La soldadura manual con cautín es posible, pero debe limitarse a 300°C durante un máximo de 3 segundos por terminal, y solo una vez.

7.2 Precauciones contra Descargas Electroestáticas (ESD)

Este LED es sensible a las descargas electrostáticas. Deben implementarse controles ESD adecuados durante la manipulación y el ensamblaje. Esto incluye el uso de pulseras antiestáticas conectadas a tierra, tapetes antiestáticos y embalaje y equipo seguros contra ESD. No observar las precauciones ESD puede provocar fallos latentes o catastróficos del dispositivo.

7.3 Limpieza

Si es necesaria una limpieza posterior a la soldadura, solo deben usarse los disolventes especificados. Sumergir el LED en alcohol etílico o isopropílico a temperatura ambiente durante menos de un minuto es aceptable. Productos químicos agresivos o no especificados pueden dañar la lente de epoxi y el encapsulado, lo que lleva a una reducción de la salida de luz o a un fallo prematuro.

7.4 Sensibilidad a la Humedad y Almacenamiento

El encapsulado tiene un Nivel de Sensibilidad a la Humedad (MSL) 3 según el estándar JEDEC J-STD-020. Cuando la bolsa hermética está sellada, los dispositivos tienen una vida útil de un año cuando se almacenan a ≤ 30°C y ≤ 90% HR. Una vez abierta la bolsa, los componentes deben usarse dentro de las 168 horas (7 días) si se almacenan a ≤ 30°C y ≤ 60% HR. Si la tarjeta indicadora de humedad se vuelve rosa o se excede el límite de tiempo, se requiere un secado a 60°C durante al menos 48 horas antes del reflujo para prevenir daños por \"efecto palomita\" durante la soldadura.

8. Información de Embalaje y Pedido

Los componentes se suministran en cinta portadora embutida para manejo automático. Las dimensiones de la cinta se especifican para ser compatibles con alimentadores estándar. La cinta se enrolla en carretes de 7 pulgadas (178mm). Un carrete típico contiene 1500 piezas. El embalaje cumple con las especificaciones EIA-481-1-B. La cinta de cubierta superior sella los compartimentos de los componentes. Las especificaciones de calidad permiten un máximo de dos componentes faltantes consecutivos en un carrete.

9. Consideraciones de Diseño para la Aplicación

9.1 Diseño del Circuito de Excitación

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Para un funcionamiento estable y consistente, debe ser excitado por una fuente de corriente constante, no de tensión constante. Al conectar múltiples LEDs, se prefiere la conexión en serie, ya que garantiza una corriente idéntica a través de cada dispositivo. Si la conexión en paralelo es inevitable, se deben usar resistencias limitadoras de corriente individuales para cada rama de LED para compensar las variaciones en la tensión directa (Vf) y evitar la concentración de corriente, lo que puede provocar brillo desigual y un posible sobreesfuerzo de un dispositivo.

9.2 Gestión Térmica

Gestionar la temperatura de unión es primordial para el rendimiento y la vida útil. La temperatura máxima de unión es de 90°C. El diseñador debe calcular la resistencia térmica desde la unión al ambiente (Rth j-a) basándose en el diseño del PCB, el área de cobre y el posible uso de vías térmicas. La potencia disipada (Pd = Vf * If) debe gestionarse para mantener Tj dentro de los límites, especialmente considerando la reducción de la salida de luz con la temperatura mostrada en las curvas de rendimiento. Una pista térmica bien diseñada en el PCB es esencial.

9.3 Diseño Óptico

El ángulo de visión de 135 grados proporciona un patrón de emisión amplio. Para aplicaciones que requieren luz UV enfocada o colimada, pueden ser necesarias ópticas secundarias como lentes o reflectores. El material de estas ópticas debe ser transparente a la radiación UV (por ejemplo, vidrios especializados o plásticos estables a UV como el PMMA).

10. Fiabilidad y Notas de Aplicación

El producto está diseñado para su uso en equipos electrónicos comerciales e industriales estándar. Para aplicaciones que requieren una fiabilidad excepcional donde un fallo podría comprometer la seguridad (por ejemplo, aviación, soporte vital médico, sistemas de seguridad en transporte), es necesaria una consulta específica y un posible proceso de cualificación, ya que los datos del producto estándar pueden no cubrir tales casos de uso extremos. La vida útil del LED está fuertemente influenciada por las condiciones de operación, principalmente la temperatura de unión y la corriente de excitación. Operar por debajo de los valores máximos absolutos e implementar un diseño térmico robusto maximizará la vida operativa.