Hoja Técnica del LED UV LTPL-C036UVG385 - 3.7V Típico - 4.4W Máx. - Longitud de Onda Pico 380-390nm - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este producto es una fuente de luz ultravioleta (UV) de alto rendimiento y eficiencia energética, diseñada principalmente para procesos de curado UV y otras aplicaciones UV comunes. Representa un avance en la iluminación de estado sólido al combinar la larga vida operativa y la alta fiabilidad inherentes a los Diodos Emisores de Luz (LED) con niveles de intensidad competitivos con las fuentes de luz UV tradicionales. Esta tecnología ofrece una flexibilidad de diseño significativa y crea nuevas oportunidades para que las soluciones UV de estado sólido reemplacen a las tecnologías UV convencionales, como las lámparas de vapor de mercurio.

1.1 Ventajas Principales y Mercado Objetivo

Las características clave de esta serie de LED UV destacan sus ventajas para la integración industrial y de fabricación. Es compatible con circuitos integrados (I.C.), lo que facilita un control electrónico más sencillo y su integración en sistemas automatizados. El producto cumple con la normativa RoHS y está libre de plomo, cumpliendo con estrictos estándares internacionales de seguridad y medio ambiente. Un beneficio principal es la reducción de los costos operativos totales, lograda a través de una mayor eficiencia eléctrica y un menor consumo de energía en comparación con las fuentes convencionales. Además, la vida útil extendida y la robustez de la tecnología LED reducen significativamente los costos de mantenimiento y el tiempo de inactividad asociado con el reemplazo de lámparas.

2. Parámetros Técnicos: Interpretación Objetiva en Profundidad

2.1 Límites Absolutos Máximos

Estos límites definen las condiciones más allá de las cuales puede ocurrir un daño permanente en el dispositivo. La corriente directa máxima absoluta (If) es de 1000 mA. El consumo máximo de potencia (Po) es de 4.4 Vatios. El dispositivo está clasificado para un rango de temperatura de operación (Topr) de -40°C a +85°C y un rango de temperatura de almacenamiento (Tstg) de -55°C a +100°C. La temperatura máxima permitida en la unión (Tj) es de 110°C. Es de suma importancia evitar operar el LED en condiciones de polarización inversa durante períodos prolongados, ya que esto puede provocar fallos en el componente.

2.2 Características Electro-Ópticas

Estos parámetros se especifican en una condición de prueba estándar de 25°C de temperatura ambiente y una corriente directa (If) de 700mA, que parece ser el punto de operación típico. El voltaje directo (Vf) varía desde un mínimo de 2.8V hasta un máximo de 4.4V, con un valor típico de 3.7V. El flujo radiante (Φe), que es la potencia óptica total emitida en el espectro UV, varía desde 1050 mW (mín.) hasta 1545 mW (máx.), con un valor típico de 1230 mW. La longitud de onda pico (λp) se especifica entre 380 nm y 390 nm, categorizándola en el espectro UVA. El ángulo de visión (2θ1/2) es típicamente de 55 grados. La resistencia térmica desde la unión hasta el punto de soldadura (Rthjs) es típicamente de 5.0 °C/W, un parámetro clave para el diseño de gestión térmica.

3. Explicación del Sistema de Códigos de Bin

El producto se clasifica en bins según parámetros clave de rendimiento para garantizar la consistencia en la aplicación. Esto permite a los diseñadores seleccionar LEDs con características agrupadas de manera precisa.

3.1 Clasificación por Voltaje Directo (Vf)

Los LEDs se clasifican en cuatro bins de voltaje (V0 a V3) a 700mA. Los bins son: V0 (2.8V - 3.2V), V1 (3.2V - 3.6V), V2 (3.6V - 4.0V) y V3 (4.0V - 4.4V). La tolerancia para esta clasificación es de +/- 0.1V.

3.2 Clasificación por Flujo Radiante (mW)

La potencia de salida óptica se clasifica en cinco categorías (PR a UV) a 700mA. Los bins son: PR (1050-1135 mW), RS (1135-1225 mW), ST (1225-1325 mW), TU (1325-1430 mW) y UV (1430-1545 mW). La tolerancia es de +/- 10%.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Pico (Wp)

El espectro UV se divide en dos bins de longitud de onda: P3R (380-385 nm) y P3S (385-390 nm), con una tolerancia de +/- 3nm. El código de clasificación del bin está marcado en cada bolsa de embalaje del producto para su trazabilidad.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva muestra la relación entre la salida óptica del LED y la corriente de accionamiento. Típicamente, el flujo radiante aumenta con la corriente, pero puede mostrar un crecimiento sub-lineal a corrientes más altas debido al aumento de los efectos térmicos y la caída de eficiencia. Los diseñadores utilizan esto para determinar la corriente de accionamiento óptima que equilibra la salida y la longevidad.

4.2 Distribución Espectral Relativa

Este gráfico representa la intensidad de la luz emitida a través de diferentes longitudes de onda, centrada alrededor de la longitud de onda pico (380-390nm). Muestra el ancho de banda espectral, que es importante para aplicaciones donde fotoiniciadores específicos son activados por ciertas longitudes de onda.

4.3 Patrón de Radiación / Ángulo de Visión

El gráfico de características de radiación ilustra la distribución espacial de la intensidad de la luz. El ángulo de visión típico de 55 grados (ancho total a media potencia) indica un haz moderadamente amplio, adecuado para iluminar uniformemente un área en aplicaciones de curado.

4.4 Corriente Directa vs. Voltaje Directo (Curva I-V)

Esta característica eléctrica fundamental muestra la relación exponencial entre el voltaje y la corriente en un diodo. Es crucial para diseñar el circuito de accionamiento apropiado, ya que un pequeño cambio en el voltaje puede causar un gran cambio en la corriente.

4.5 Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión

Esta curva demuestra la dependencia térmica de la salida óptica. La salida de un LED UV típicamente disminuye a medida que aumenta la temperatura de la unión. Un disipador de calor efectivo es esencial para mantener una potencia de salida alta y estable, lo que convierte esto en una consideración de diseño crítica.

5. Información Mecánica y del Paquete

5.1 Dimensiones de Contorno

La hoja de datos proporciona dibujos mecánicos detallados con todas las dimensiones en milímetros. Las tolerancias generales de dimensión son de ±0.2mm, mientras que las tolerancias para la altura de la lente y la longitud/ancho del sustrato cerámico son más estrictas, de ±0.1mm. Una nota crítica especifica que la almohadilla térmica en la parte inferior del dispositivo es eléctricamente neutra (aislada) de las almohadillas eléctricas del ánodo y el cátodo.

5.2 Diseño Recomendado de Almohadilla de Montaje en PCB

Se proporciona un diagrama detallado del patrón de pistas para el diseño de la placa de circuito impreso (PCB). Esto incluye el tamaño y el espaciado para las conexiones del ánodo, cátodo y la almohadilla térmica. Adherirse a 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 y el disipador de calor.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Un gráfico detallado de temperatura vs. tiempo define el proceso de soldadura por reflujo recomendado. Los parámetros clave incluyen precalentamiento, estabilización, temperatura pico de reflujo y tasas de enfriamiento. Las notas enfatizan que todas las temperaturas se refieren a la parte superior del cuerpo del paquete. No se recomienda un proceso de enfriamiento rápido. Siempre es deseable la temperatura de soldadura más baja posible que logre una unión confiable para minimizar el estrés térmico en el LED.

6.2 Instrucciones para Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la condición máxima recomendada es de 300°C durante un máximo de 2 segundos, y esto debe realizarse solo una vez. La soldadura por reflujo no debe realizarse más de tres veces como máximo.

6.3 Instrucciones de Limpieza

Si se requiere limpieza después de la soldadura, solo deben usarse disolventes a base de alcohol, como alcohol isopropílico. Se prohíbe el uso de líquidos químicos no especificados, ya que pueden dañar el material del paquete del LED.

7. Información de Embalaje y Manipulación

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora con relieve y carretes para el montaje automatizado pick-and-place. Se proporcionan dimensiones detalladas tanto para los bolsillos de la cinta como para los carretes estándar de 7 pulgadas. La cinta se sella con una cubierta superior. Se pueden cargar un máximo de 500 piezas por carrete de 7 pulgadas. Las especificaciones siguen el estándar EIA-481-1-B.

8. Sugerencias de Aplicación y Consideraciones de Diseño

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

La aplicación principal es el curado UV, utilizado en industrias como la impresión, recubrimientos, adhesivos y odontología. Otras aplicaciones UV comunes incluyen la excitación de fluorescencia, detección de falsificaciones y esterilización de equipos médicos (dentro de su rango de longitud de onda).

8.2 Método de Accionamiento y Diseño del Circuito

Un LED es un dispositivo operado por corriente. Para garantizar la uniformidad de intensidad cuando se conectan múltiples LEDs en paralelo dentro de una aplicación, se recomienda encarecidamente incorporar una resistencia limitadora de corriente en serie con cada LED individual. Esto compensa las pequeñas variaciones en el voltaje directo (Vf) entre diferentes unidades, evitando la concentración de corriente y asegurando una salida de luz uniforme y una larga vida útil en toda la matriz.

8.3 Gestión Térmica

Dada la resistencia térmica típica de 5.0 °C/W y la sensibilidad de la salida a la temperatura de la unión (como se muestra en las curvas de rendimiento), un disipador de calor efectivo es imprescindible para una operación confiable y de alta potencia. La PCB debe diseñarse con vías térmicas adecuadas y posiblemente conectarse a un disipador de calor externo. No se debe exceder la temperatura máxima de unión de 110°C.

9. Fiabilidad y Garantía de Calidad

9.1 Plan de Pruebas de Fiabilidad

La hoja de datos describe un régimen integral de pruebas de fiabilidad realizadas en el producto. Las pruebas incluyen Vida Operativa a Baja Temperatura (LTOL a -10°C), Vida Operativa a Temperatura Ambiente (RTOL), Vida Operativa a Alta Temperatura (HTOL a 85°C), Vida Operativa en Alta Temperatura y Humedad (WHTOL a 60°C/90% HR), Choque Térmico (TMSK) y Almacenamiento a Alta Temperatura. Todas las pruebas listadas mostraron 0 fallos en 10 muestras durante las duraciones especificadas (500 o 1000 horas).

9.2 Criterios de Fallo

Los criterios para juzgar el fallo del dispositivo después de las pruebas de fiabilidad están claramente definidos. Un cambio en el voltaje directo (Vf) más allá de ±10% de su valor inicial a la corriente de operación típica constituye un fallo. De manera similar, un cambio en el flujo radiante (Φe) más allá de ±15% de su valor inicial se considera un fallo.

10. Preguntas Frecuentes (Basadas en Parámetros Técnicos)

10.1 ¿Cuál es la corriente de operación recomendada?

Si bien la corriente máxima absoluta es de 1000 mA, todas las características electro-ópticas y los códigos de bin se especifican a 700 mA, lo que indica que este es el punto de operación típico previsto para un rendimiento y una vida útil óptimos.

10.2 ¿Cómo interpreto los códigos de bin para mi diseño?

Seleccione los bins según los requisitos de su sistema. Para circuitos accionados por corriente, el bin de Vf es menos crítico si se utilizan resistencias limitadoras de corriente individuales. El bin de flujo radiante (mW) impacta directamente en la velocidad de curado o la intensidad de la luz. El bin de longitud de onda (Wp) debe coincidir con el espectro de activación de su fotoiniciador o aplicación.

10.3 ¿Puedo accionar múltiples LEDs en paralelo sin resistencias?

No es recomendable. Debido a las variaciones naturales en Vf, los LEDs conectados directamente en paralelo no compartirán la corriente de manera equitativa. El LED con el Vf más bajo consumirá más corriente, pudiendo sobrecalentarse y fallar, causando una reacción en cadena. Utilice siempre una resistencia en serie para cada rama en paralelo o, mejor aún, utilice un driver de corriente constante diseñado para múltiples canales.

11. Introducción Técnica y Principio de Funcionamiento

Este dispositivo es un Diodo Emisor de Luz Ultravioleta basado en semiconductores. Opera bajo el principio de electroluminiscencia en un material semiconductor especialmente diseñado (típicamente basado en nitruro de aluminio y galio - AlGaN). Cuando se aplica un voltaje directo a través de la unión p-n, los electrones y los huecos se recombinan, liberando energía en forma de fotones. La energía específica de la banda prohibida del sistema de material AlGaN determina que los fotones emitidos estén en el rango ultravioleta (380-390 nm UVA). El paquete está diseñado para extraer esta luz de manera eficiente mientras proporciona una ruta térmica robusta para gestionar el calor generado en la unión del semiconductor.