Hoja de Datos del LED UV LTPL-C036UVG395 - Longitud de Onda Pico 395nm - 3.7V Típ. - 4.4W Máx. - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Esta serie de productos representa una fuente de luz ultravioleta (UV) avanzada y de alta eficiencia energética, diseñada para procesos de curado UV y otras aplicaciones UV comunes. Combina exitosamente la larga vida operativa y la alta fiabilidad inherentes a la tecnología de diodos emisores de luz (LED) con los niveles de intensidad tradicionalmente asociados a las fuentes de luz UV convencionales. Esta combinación ofrece una flexibilidad de diseño significativa y abre nuevas vías para que la iluminación UV de estado sólido reemplace a las tecnologías UV antiguas y menos eficientes.

1.1 Características y Ventajas Clave

• Compatibilidad con Circuitos Integrados (I.C.):Diseñado para una fácil integración en circuitos electrónicos modernos y sistemas de control.
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple plenamente con la directiva de Restricción de Sustancias Peligrosas (RoHS) y se fabrica mediante procesos libres de plomo (Pb-free).
• Reducción de Costes Operativos:Ofrece menores costes operativos totales en comparación con las fuentes UV tradicionales, gracias a una mayor eficiencia eléctrica y un menor consumo energético.
• Ahorro en Costes de Mantenimiento:La naturaleza de estado sólido de los LED conlleva unos requisitos y costes de mantenimiento significativamente reducidos a lo largo de la vida útil del producto.
• Libertad de Diseño:Permite nuevos factores de forma y diseños de aplicación previamente limitados por la tecnología de lámparas UV convencionales.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones extremas más allá de las cuales puede producirse un daño permanente en el dispositivo. No se garantiza el funcionamiento bajo estas condiciones y deben evitarse en diseños fiables.

• Corriente Directa Continua (If):1000 mA (Máximo)
• Consumo de Potencia (Po):4.4 W (Máximo)
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-55°C a +100°C
• Temperatura de Unión (Tj):110°C (Máximo)

Nota Crítica:La operación prolongada del LED en condiciones de polarización inversa puede provocar degradación del componente o fallo catastrófico. Es esencial una protección adecuada del circuito.

2.2 Características Electro-Ópticas (Ta=25°C)

Estos parámetros se miden en condiciones estándar de prueba (If = 700mA, Ta=25°C) y definen el rendimiento principal del LED.

• Tensión Directa (Vf):El valor típico es 3.7V, con un rango desde 2.8V (Mín.) hasta 4.4V (Máx.).
• Flujo Radiante (Φe):La potencia óptica total emitida en el espectro UV. El valor típico es 1240 mW, con un rango desde un mínimo de 1050 mW hasta un máximo de 1545 mW.
• Longitud de Onda Pico (λp):La longitud de onda a la que la emisión espectral es más fuerte. Para este dispositivo, se especifica entre 390 nm (Mín.) y 400 nm (Máx.), centrada alrededor de 395nm.
• Ángulo de Visión (2θ1/2):El ángulo total en el que la intensidad radiante es la mitad de la intensidad máxima (típicamente a 0°). El valor típico es 55°.
• Resistencia Térmica (Rthjs):Este parámetro, típicamente de 5.0 °C/W, cuantifica la resistencia al flujo de calor desde la unión del semiconductor hasta el punto de soldadura. Un valor más bajo indica una mejor capacidad de disipación térmica.

3. Explicación del Sistema de Clasificación (Binning)

Para garantizar la consistencia en la producción, los LED se clasifican en grupos de rendimiento (bins). El código del bin está marcado en cada bolsa de embalaje.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

Los LED se categorizan según su caída de tensión directa a 700mA.
V0: 2.8V - 3.2V
V1: 3.2V - 3.6V
V2: 3.6V - 4.0V
V3: 4.0V - 4.4V
Tolerancia: ±0.1V

3.2 Clasificación por Flujo Radiante (mW)

Los LED se clasifican por su potencia óptica de salida a 700mA.
PR: 1050 mW - 1135 mW
RS: 1135 mW - 1225 mW
ST: 1225 mW - 1325 mW
TU: 1325 mW - 1430 mW
UV: 1430 mW - 1545 mW
Tolerancia: ±10%

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Pico (Wp)

Los LED se agrupan según su longitud de onda de emisión pico.
P3T: 390 nm - 395 nm
P3U: 395 nm - 400 nm
Tolerancia: ±3nm

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que la salida óptica (flujo radiante) aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. Tiende a saturarse a corrientes más altas debido al aumento de la temperatura de unión y a la caída de eficiencia. Los diseñadores deben seleccionar una corriente de operación que equilibre la intensidad de salida con la eficiencia y la longevidad.

4.2 Distribución Espectral Relativa

El gráfico espectral confirma la emisión UV de banda estrecha centrada alrededor de 395nm. Esto es característico de los LED UV basados en InGaN. El espectro estrecho es ventajoso para aplicaciones que requieren activación a una longitud de onda específica, como ciertos fotoiniciadores en resinas curables por UV.

4.3 Patrón de Radiación (Ángulo de Visión)

El gráfico de características de radiación ilustra la distribución espacial de la luz. El ángulo de visión típico de 55° indica un haz moderadamente amplio, adecuado para aplicaciones que requieren iluminación de área en lugar de un punto altamente enfocado.

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

Esta curva fundamental demuestra la relación exponencial típica de un diodo. La tensión directa aumenta con la corriente. La pendiente de la curva en la región de operación está relacionada con la resistencia dinámica del dispositivo.

4.5 Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión

Esta es una curva crítica para la gestión térmica. Muestra que la salida óptica del LED disminuye a medida que aumenta la temperatura de unión (Tj). Un disipador de calor eficaz es primordial para mantener una salida alta y estable y garantizar la fiabilidad a largo plazo.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo presenta un paquete de montaje superficial (SMD). Las notas dimensionales clave incluyen:
- Todas las dimensiones lineales están en milímetros (mm).
- La tolerancia dimensional general es de ±0.2mm.
- La altura de la lente y la longitud/ancho del sustrato cerámico tienen una tolerancia más ajustada de ±0.1mm.
- La almohadilla térmica (a menudo la almohadilla central inferior) está eléctricamente aislada (neutra) de las almohadillas eléctricas del ánodo y el cátodo. Esto permite conectarla a un plano de tierra o a un disipador de calor para la gestión térmica sin crear un cortocircuito eléctrico.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadillas de Montaje en PCB

Se proporciona una huella recomendada para el diseño de la placa de circuito impreso (PCB). Esto incluye el tamaño y el espaciado para las almohadillas del ánodo, cátodo y térmica. Seguir este diseño garantiza una soldadura adecuada, una conexión eléctrica correcta y, lo más importante, una transferencia térmica óptima desde la unión del LED hacia la PCB.

6. Directrices de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil detallado de temperatura vs. tiempo para la soldadura por reflujo. Los parámetros clave incluyen:
- Tasa de calentamiento en precalentamiento.
- Temperatura y tiempo de estabilización (precalentamiento).
- Temperatura pico de reflujo (no debe exceder la temperatura máxima nominal del LED).
- Tasa de enfriamiento. No se recomienda un proceso de enfriamiento rápido, ya que puede inducir estrés térmico.
Notas Importantes:
1. Todas las especificaciones de temperatura se refieren a la superficie superior del paquete del LED.
2. El perfil puede necesitar ajustes según la pasta de soldar específica utilizada.
3. Siempre es deseable la temperatura de soldadura más baja posible que logre una unión fiable, para minimizar el estrés térmico en el LED.
4. La soldadura manual, si es necesaria, debe limitarse a una temperatura máxima del soldador de 300°C durante no más de 2 segundos, y realizarse solo una vez.
5. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de tres veces en el mismo dispositivo.

6.2 Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico (IPA). Los limpiadores químicos no especificados o agresivos pueden dañar el material del paquete, la lente o los componentes internos del LED.

6.3 Método de Conducción

Los LED son dispositivos controlados por corriente. Para garantizar un brillo uniforme cuando varios LED se conectan en paralelo dentro de un circuito, se recomienda encarecidamente utilizar una resistencia limitadora de corriente individual en serie con cada LED. Esto compensa las pequeñas variaciones en la tensión directa (Vf) entre dispositivos individuales, evitando la concentración de corriente y asegurando un rendimiento y longevidad consistentes en toda la matriz.

7. Embalaje y Manipulación

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LED se suministran en cinta portadora con relieve y carretes estándar de la industria para el montaje automatizado pick-and-place.
- Se especifican las dimensiones de la cinta (tamaño del bolsillo, paso).
- Se proporcionan las dimensiones del carrete (diámetro de 7 pulgadas), con una capacidad máxima de 500 piezas por carrete.
- Los bolsillos vacíos en la cinta se sellan con una cinta de cubierta.
- El embalaje cumple con las especificaciones EIA-481-1-B.
- Según el estándar de embalaje, se permite un máximo de dos componentes faltantes consecutivos (bolsillos vacíos).

8. Datos de Fiabilidad

Se ejecutó un plan de pruebas de fiabilidad exhaustivo, demostrando la robustez del producto. Todas las pruebas mostraron cero fallos en diez muestras, lo que indica una alta fiabilidad bajo diversas condiciones de estrés.

• Vida Operativa a Baja Temperatura (LTOL):Temperatura de carcasa -10°C, 700mA durante 1000 horas.
• Vida Operativa a Temperatura Ambiente (RTOL):Ambiente a 25°C, 1000mA durante 1000 horas.
• Vida Operativa a Alta Temperatura (HTOL):Temperatura de carcasa 85°C, 60mA durante 1000 horas.
• Vida Operativa Húmeda a Alta Temperatura (WHTOL):60°C / 90% Humedad Relativa, 350mA durante 500 horas.
• Choque Térmico (TMSK):-40°C a +125°C, 100 ciclos.
• Almacenamiento a Alta Temperatura:Ambiente a 100°C durante 1000 horas.

Criterios de Fallo:Un dispositivo se considera fallado si, después de las pruebas, su tensión directa (Vf) varía más de ±10% o su flujo radiante (Φe) se degrada más de ±15% respecto a los valores típicos iniciales.

9. Notas de Aplicación y Consideraciones de Diseño

9.1 Aplicación Principal: Curado UV

Este LED es ideal para aplicaciones de curado UV, que incluyen:
- Curado de adhesivos (ej., en ensamblaje electrónico, dispositivos médicos).
- Curado de tintas y recubrimientos (ej., impresión, recubrimientos conformes).
- Curado de resinas para impresión 3D (polimerización en cuba).
La longitud de onda de 395nm es efectiva para iniciar una amplia gama de fotoiniciadores comunes utilizados en formulaciones industriales.

9.2 Otras Aplicaciones UV

- Verificación de billetes y documentos.
- Inspección no destructiva (inspección por líquidos penetrantes fluorescentes).
- Fototerapia médica y cosmética (bajo la guía médica apropiada y certificación del dispositivo).
- Purificación de aire y agua (cuando se combina con catalizadores apropiados).

9.3 Consideraciones de Diseño Críticas

1. Gestión Térmica:Este es el factor más importante para el rendimiento y la vida útil. La baja resistencia térmica (5°C/W) solo es efectiva si el LED está montado correctamente en un disipador de calor adecuado. La temperatura de unión (Tj) debe mantenerse lo más baja posible, idealmente muy por debajo del límite máximo de 110°C.
2. Conducción a Corriente Constante:Utilice siempre un driver LED de corriente constante, no una fuente de tensión constante. Esto garantiza una salida de luz estable y protege al LED de la fuga térmica (thermal runaway).
3. Protección contra ESD:Aunque no se indique explícitamente para este LED de potencia, manipularlo con las precauciones adecuadas contra Descargas Electroestáticas (ESD) se considera una buena práctica para todos los dispositivos semiconductores.
4. Diseño Óptico:Considere ópticas secundarias (lentes, reflectores) si se requiere un patrón de haz específico, ya que el ángulo de visión nativo es de 55°.

10. Comparación Técnica y Contexto de Mercado

Este LED representa la evolución de las fuentes de luz UV. En comparación con tecnologías tradicionales como las lámparas de vapor de mercurio, ofrece ventajas distintivas:
- Encendido/Apagado Instantáneo:Sin tiempo de calentamiento o enfriamiento.
- Larga Vida Útil:Decenas de miles de horas frente a miles de horas de las lámparas.
- Eficiencia:Mayor eficiencia de conversión eléctrica a óptica, reduciendo los costes energéticos.
- Tamaño Compacto y Flexibilidad de Diseño:Permite diseños de productos más pequeños e innovadores.
- Respetuoso con el Medio Ambiente:No contiene mercurio, cumple con RoHS y reduce los residuos peligrosos.
- Pureza Espectral:Emite un pico estrecho alrededor de ~395nm sin el espectro amplio y la radiación infrarroja (calor) de las lámparas, lo que puede ser beneficioso para sustratos sensibles.

11. Preguntas Frecuentes (FAQs)

P1: ¿Cuál es la corriente de operación típica para este LED?
R1: Aunque puede manejar hasta 1000mA, las características electro-ópticas y la clasificación se especifican a 700mA, que es un punto de operación recomendado común que equilibra la salida y la eficiencia.

P2: ¿Por qué la almohadilla térmica es eléctricamente neutra?
R2: Esto permite a los diseñadores conectar la almohadilla directamente a una gran área de cobre (tierra térmica) en la PCB para una disipación de calor máxima, sin preocuparse por crear un cortocircuito eléctrico con el ánodo o el cátodo.

P3: ¿Puedo conectar múltiples LED en paralelo desde una sola fuente de corriente?
R3: No se recomienda sin resistencias individuales en serie para cada LED. Debido a las variaciones naturales en Vf, los LED en paralelo no compartirán la corriente de manera uniforme, lo que provocará diferencias de brillo y posible sobrecorriente en algunos dispositivos.

P4: ¿Cómo interpreto el código de clasificación (bin code)?
R4: El código en la bolsa (ej., V1/ST/P3U) le indica el grupo de rendimiento específico de ese LED: su clasificación de Tensión Directa (V1), su clasificación de Flujo Radiante (ST) y su clasificación de Longitud de Onda Pico (P3U). Esto permite una selección precisa en aplicaciones que requieren un ajuste estricto de parámetros.

12. Principios de Operación y Tecnología

Esta es una fuente de luz basada en semiconductores. Cuando se aplica una tensión directa que excede su energía de banda prohibida, los electrones y los huecos se recombinan en la región activa del chip, liberando energía en forma de fotones (luz). La longitud de onda específica de 395nm se logra diseñando la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados, típicamente nitruro de aluminio y galio (AlGaN) o nitruro de indio y galio (InGaN) con composiciones específicas. La luz UV se emite a través de un paquete transparente que incluye una lente para dar forma al haz de salida.

13. Tendencias de la Industria y Perspectivas Futuras

El mercado de los LED UV está experimentando un crecimiento significativo, impulsado por:
1. Eliminación Progresiva de las Lámparas de Mercurio:Regulaciones globales como el Convenio de Minamata están acelerando la adopción de alternativas libres de mercurio.
2. Avances en Eficiencia y Potencia:La I+D continua está mejorando la eficiencia de conversión de energía eléctrica a óptica (WPE) y la potencia máxima de salida de los LED UV-C, UV-B y UV-A, haciéndolos viables para aplicaciones más exigentes.
3. Miniaturización e Integración:Los LED UV permiten dispositivos portátiles y alimentados por batería para desinfección, curado y detección, abriendo nuevos mercados de consumo y profesionales.
4. Sistemas Inteligentes y Conectados:La integración con sensores y plataformas IoT permite un control preciso de la dosis y un monitoreo remoto en sistemas de curado y purificación. El producto documentado aquí es parte de esta tendencia más amplia hacia soluciones UV de estado sólido eficientes, fiables y controlables.