Hoja de Datos del LED UV LTPL-C034UVG365 - Longitud de Onda Pico 365nm - 3.8V Típ. - 4.4W Máx. - Documento Técnico en Español

1. Descripción General del Producto

Este producto es un diodo emisor de luz (LED) ultravioleta (UV) de alta potencia, diseñado para aplicaciones exigentes que requieren una fuente de luz UV de estado sólido. Representa una alternativa energéticamente eficiente a las tecnologías UV convencionales, combinando la larga vida operativa y fiabilidad inherentes a la tecnología LED con una salida radiante significativa.

Ventajas Principales:

• Compatibilidad con Circuitos Integrados:Diseñado para una fácil integración en circuitos electrónicos y sistemas de control.
• Cumplimiento Ambiental:El producto cumple con RoHS y se fabrica mediante procesos libres de plomo.
• Eficiencia Operativa:Ofrece menores costes operativos en comparación con fuentes UV tradicionales como las lámparas de mercurio.
• Mantenimiento Reducido:Su naturaleza de estado sólido y su larga vida útil reducen significativamente los requisitos de mantenimiento y los costes asociados.
• Libertad de Diseño:Permite nuevos factores de forma y diseños de aplicación previamente limitados por la tecnología de lámparas UV convencionales.

Mercado Objetivo:Este LED está dirigido principalmente a aplicaciones como el curado UV de tintas, adhesivos y recubrimientos, así como otras aplicaciones UV comunes en equipos industriales, médicos y analíticos donde se requiere una fuente UV fiable y duradera de 365nm.

2. Análisis Profundo de Especificaciones Técnicas

2.1 Valores Máximos Absolutos

Estos valores definen los límites de estrés más allá de los cuales puede ocurrir daño permanente en el dispositivo. No se recomienda operar en o cerca de estos límites durante períodos prolongados.

• Corriente Directa Continua (If):1000 mA (Corriente continua máxima).
• Consumo de Potencia (Po):4.4 W (Disipación de potencia máxima).
• Rango de Temperatura de Operación (Topr):-40°C a +85°C (Rango de temperatura ambiente para operación normal).
• Rango de Temperatura de Almacenamiento (Tstg):-55°C a +100°C (Rango de temperatura para almacenamiento sin operar).
• Temperatura de Unión (Tj):125°C (Temperatura máxima permitida en la unión del semiconductor).

Nota Importante:La operación prolongada en condiciones de polarización inversa puede provocar fallos en el componente.

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

Estos son los parámetros de rendimiento típicos medidos en condiciones de prueba estándar (Corriente Directa, If = 700mA).

• Tensión Directa (Vf):3.8 V (Típico), con un rango desde 3.2 V (Mín.) hasta 4.4 V (Máx.). Este parámetro es crucial para el diseño del excitador.
• Flujo Radiante (Φe):1300 mW (Típico), con un rango desde 1050 mW (Mín.) hasta 1545 mW (Máx.). Mide la potencia óptica total emitida en el espectro UV.
• Longitud de Onda Pico (λp):Centrada en la región de 365nm, con un rango de clasificación de 360nm a 370nm. Define el pico principal de emisión UV.
• Ángulo de Visión (2θ_1/2):130° (Típico). Indica un patrón de radiación amplio.
• Resistencia Térmica (R_thjs):5.1 °C/W (Típico, Unión a Punto de Soldadura). Un valor más bajo indica una mejor transferencia de calor desde el chip a la placa, lo cual es crítico para mantener el rendimiento y la longevidad.

2.3 Características Térmicas

Una gestión térmica efectiva es primordial para el rendimiento y la fiabilidad del LED. La resistencia térmica de 5.1°C/W especifica cuánto aumentará la temperatura de unión por cada vatio de potencia disipada. Para mantener la temperatura de unión dentro de límites seguros (por debajo de 125°C), son esenciales un disipador de calor adecuado y un diseño térmico de la PCB, especialmente cuando se opera a la corriente máxima de 700mA o 1000mA.

3. Explicación del Sistema de Clasificación

Para garantizar la consistencia en el rendimiento de la aplicación, los LEDs se clasifican ("binning") en función de parámetros clave. El código de clasificación se marca en el embalaje.

3.1 Clasificación por Tensión Directa (Vf)

Los LEDs se agrupan por su caída de tensión directa a 700mA.

• Clasificación V1:3.2V a 3.6V
• Clasificación V2:3.6V a 4.0V
• Clasificación V3:4.0V a 4.4V

Tolerancia: ±0.1V. Seleccionar una clasificación específica puede ayudar a diseñar circuitos excitadores más uniformes.

3.2 Clasificación por Flujo Radiante (mW)

Los LEDs se clasifican por su potencia óptica de salida a 700mA. Esto es crítico para aplicaciones que requieren una intensidad UV consistente.

• Clasificación PR:1050 mW a 1135 mW
• Clasificación RS:1135 mW a 1225 mW
• Clasificación ST:1225 mW a 1325 mW
• Clasificación TU:1325 mW a 1430 mW
• Clasificación UV:1430 mW a 1545 mW

Tolerancia: ±10%.

3.3 Clasificación por Longitud de Onda Pico (Wp)

Los LEDs se categorizan según su longitud de onda de emisión pico.

• Clasificación P3M:360 nm a 365 nm
• Clasificación P3N:365 nm a 370 nm

Tolerancia: ±3nm. Esto permite la selección para procesos sensibles a longitudes de onda UV específicas.

4. Análisis de Curvas de Rendimiento

4.1 Flujo Radiante Relativo vs. Corriente Directa

Esta curva muestra que el flujo radiante aumenta con la corriente directa, pero no de forma lineal. Tiende a saturarse a corrientes más altas debido al aumento de los efectos térmicos y a la caída de eficiencia. Operar a los 700mA típicos proporciona un buen equilibrio entre salida y eficiencia.

4.2 Distribución Espectral Relativa

El gráfico espectral confirma la característica de emisión de banda estrecha de los LEDs, con un pico dominante alrededor de 365nm y una emisión de banda lateral mínima. Esto es ventajoso para procesos que requieren activación UV específica sin exceso de calor o longitudes de onda no deseadas.

4.3 Patrón de Radiación

El diagrama de características de radiación ilustra el amplio ángulo de visión de 130 grados, mostrando la distribución de intensidad en función del ángulo desde el eje central del LED. Este patrón es importante para diseñar ópticas de iluminación para una cobertura uniforme.

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

Esta curva fundamental demuestra la relación exponencial del diodo entre corriente y tensión. La tensión de "rodilla" está alrededor de 3V. El excitador debe ser una fuente de corriente para garantizar una operación estable, ya que un pequeño cambio en la tensión puede causar un gran cambio en la corriente.

4.5 Flujo Radiante Relativo vs. Temperatura de Unión

Esta curva crítica muestra el impacto negativo del aumento de la temperatura de unión en la salida de luz. A medida que Tj aumenta, el flujo radiante disminuye. Esto subraya la necesidad de una gestión térmica efectiva para mantener un rendimiento consistente a lo largo de la vida útil del LED.

4.6 Curva de Reducción de Corriente Directa

Este gráfico especifica la corriente directa máxima permitida en función de la temperatura ambiente o de la carcasa. Para evitar superar la temperatura de unión máxima, la corriente de excitación debe reducirse cuando se opera en entornos de mayor temperatura.

5. Información Mecánica y del Encapsulado

5.1 Dimensiones de Contorno

El dispositivo tiene una huella específica de encapsulado para montaje superficial. Las tolerancias dimensionales clave son:

• Dimensiones generales: ±0.2mm
• Altura de la lente y longitud/ancho del sustrato cerámico: ±0.1mm

La almohadilla térmica (típicamente para disipación de calor) está eléctricamente aislada (neutra) de las almohadillas eléctricas del ánodo y cátodo.

5.2 Diseño Recomendado de Pads de Montaje en PCB

Se proporciona un patrón de pistas (huella) sugerido para la PCB para garantizar una soldadura adecuada, transferencia térmica y estabilidad mecánica. Se recomienda adherirse a este diseño para un montaje fiable.

5.3 Identificación de Polaridad

La hoja de datos incluye marcas o diagramas para identificar los terminales del ánodo y el cátodo. La conexión correcta de la polaridad es esencial para el funcionamiento del dispositivo.

6. Guías de Soldadura y Montaje

6.1 Perfil de Soldadura por Reflujo

Se proporciona un perfil detallado temperatura-tiempo para soldadura por reflujo. Los parámetros clave incluyen una temperatura máxima del cuerpo del encapsulado y tasas específicas de calentamiento/enfriamiento. Las notas enfatizan:

• Evitar procesos de enfriamiento rápido.
• Utilizar la temperatura de soldadura más baja posible.
• El perfil puede necesitar ajustes según la pasta de soldar utilizada.
• La soldadura por inmersión no está recomendada ni garantizada.

6.2 Soldadura Manual

Si es necesaria la soldadura manual, la condición máxima recomendada es 300°C durante un máximo de 2 segundos, y esto debe realizarse solo una vez por dispositivo.

6.3 Limpieza

Solo deben usarse disolventes a base de alcohol como el alcohol isopropílico (IPA) para la limpieza. Productos químicos no especificados pueden dañar el encapsulado del LED.

7. Embalaje e Información de Pedido

7.1 Especificaciones de Cinta y Carrete

Los LEDs se suministran en cinta portadora embutida y carretes para montaje automatizado.

• Se proporcionan dimensiones detalladas para los alvéolos de la cinta y el carrete.
• Los alvéolos vacíos se sellan con cinta de cubierta.
• Un carrete de 7 pulgadas puede contener un máximo de 500 piezas.
• El embalaje cumple con los estándares EIA-481-1-B.

8. Sugerencias de Aplicación

8.1 Escenarios de Aplicación Típicos

• Curado UV:Curado de tintas, recubrimientos, adhesivos y resinas en aplicaciones de impresión, montaje de electrónica y odontología.
• Excitación de Fluorescencia:Provocar que los materiales fluorescan para inspección, autenticación o análisis.
• Desinfección:Aunque 365nm no es la longitud de onda germicida óptima (UVC), puede usarse en algunos procesos fotoquímicos.
• Terapia Médica:Ciertos tratamientos de fototerapia.

8.2 Consideraciones de Diseño

• Excitación por Corriente:Utilice siempre un excitador de corriente constante, no una fuente de tensión constante, para garantizar una operación estable y prevenir la fuga térmica.
• Gestión Térmica:Diseñe la PCB con vías térmicas adecuadas, área de cobre suficiente, y considere un disipador de calor externo si opera a corrientes altas o en temperaturas ambientales elevadas.
• Óptica:Pueden necesitarse lentes o reflectores para colimar o dar forma al amplio haz para aplicaciones específicas.
• Protección contra ESD:Los LEDs son sensibles a las descargas electrostáticas. Implemente precauciones estándar de manejo ESD durante el montaje.
• Seguridad Ocular y Cutánea:La radiación UV-A de 365nm puede ser dañina. Implemente blindaje apropiado, enclavamientos y advertencias al usuario en el producto final.

9. Fiabilidad y Pruebas

El producto se somete a una serie completa de pruebas de fiabilidad, con resultados que muestran cero fallos en los tamaños de muestra probados. Las pruebas incluyen:

• Vida Operativa a Baja, Ambiente y Alta Temperatura (LTOL, RTOL, HTOL).
• Vida Operativa en Alta Temperatura y Humedad (WHTOL).
• Choque Térmico (TMSK).
• Resistencia al Calor de Soldadura (Reflujo).
• Prueba de Soldabilidad.

Los criterios de fallo se definen por cambios en la Tensión Directa (±10%) y el Flujo Radiante (±30%) respecto a los valores iniciales. Estas pruebas validan la robustez del producto para aplicaciones industriales.

10. Comparativa Técnica y Tendencias

10.1 Ventajas frente a Fuentes UV Convencionales

En comparación con las lámparas UV de vapor de mercurio, este LED ofrece:

• Encendido/Apagado Instantáneo:Sin tiempo de calentamiento o enfriamiento.
• Vida Útil Más Larga:Decenas de miles de horas frente a miles de las lámparas.
• Mayor Eficiencia:Más salida UV por vatio eléctrico de entrada.
• Tamaño Compacto y Flexibilidad de Diseño:Permite equipos más pequeños e innovadores.
• Sin Mercurio:Eliminación más segura para el medio ambiente.
• Longitud de Onda Precisa:La salida espectral estrecha se dirige a fotoiniciadores específicos.

10.2 Tendencias de Desarrollo

El mercado de los LEDs UV está impulsado por tendencias hacia:

• Mayor Flujo Radiante:Aumento de la densidad de potencia de emisores individuales y módulos.
• Mejora de la Eficiencia de Pared (WPE):Reducción de la generación de calor para una salida óptica dada.
• Menor Coste por Vatio Radiante:Haciendo que las soluciones LED sean económicamente viables para más aplicaciones.
• Expansión hacia Bandas UVC:Para aplicaciones germicidas directas (265nm-280nm), aunque este producto está en la banda UV-A.

11. Preguntas Frecuentes (Basadas en Datos Técnicos)

11.1 ¿Qué corriente de excitación debo utilizar?

Las características electro-ópticas se especifican a 700mA, que es la corriente de operación típica recomendada para un equilibrio entre rendimiento y vida útil. Se puede excitar hasta el máximo absoluto de 1000mA, pero esto requerirá una gestión térmica excepcional y puede reducir la vida útil. Consulte siempre la curva de reducción para los límites de corriente dependientes de la temperatura.

11.2 ¿Cómo interpreto los códigos de clasificación?

Los códigos de clasificación garantizan que reciba LEDs con un rendimiento consistente. Por ejemplo, pedir de la clasificación de flujo "TU" y la clasificación de longitud de onda "P3N" garantiza dispositivos con una salida de 1325-1430 mW y una longitud de onda pico de 365-370 nm. Especifique las clasificaciones requeridas para su aplicación para garantizar el rendimiento del sistema.

11.3 ¿Qué tan crítica es la gestión térmica?

Extremadamente crítica. La temperatura de unión impacta directamente en la salida de luz (ver curva de Flujo Relativo vs. Tj) y en la fiabilidad a largo plazo. Superar la temperatura de unión máxima de 125°C acelerará la degradación y puede causar un fallo rápido. El valor de resistencia térmica de 5.1°C/W es clave para calcular el disipador de calor requerido.

11.4 ¿Puedo usar una fuente de tensión para alimentar este LED?

No. Los LEDs son dispositivos excitados por corriente. Su tensión directa tiene tolerancia y varía con la temperatura. Una fuente de tensión constante conduciría a una corriente no controlada, probablemente superando los valores máximos y destruyendo el LED. Es obligatorio un excitador de corriente constante o un circuito limitador de corriente.

12. Caso Práctico de Diseño y Uso

Escenario: Diseño de un Sistema de Curado UV por Punto

1. Requisito:Un dispositivo portátil para curar adhesivos dentales, que requiere un punto UV enfocado de 365nm de intensidad consistente para ciclos de 10 segundos.
2. Selección del LED:Se elige este LED de 365nm por su alto flujo radiante y longitud de onda apropiada.
3. Diseño del Excitador:Se desarrolla un excitador de corriente constante compacto y alimentado por batería ajustado a 700mA, con un circuito temporizador para el pulso de 10 segundos.
4. Diseño Térmico:El LED se monta en una pequeña PCB de núcleo metálico (MCPCB) dentro del cuerpo de la herramienta portátil, que actúa como disipador de calor. El ciclo de trabajo (10s encendido, 50s apagado) ayuda a gestionar la acumulación de calor.
5. Diseño Óptico:Se coloca una lente colimadora simple sobre el LED para enfocar el amplio haz de 130° en un punto más pequeño e intenso a la distancia de trabajo.
6. Resultado:Una herramienta de curado fiable y de encendido instantáneo que supera a los sistemas antiguos basados en bombillas en tamaño, velocidad y vida útil, sin retraso de calentamiento para el dentista.

13. Principio de Funcionamiento

Este dispositivo es una fuente de luz semiconductor. Cuando se aplica una tensión directa entre el ánodo y el cátodo, los electrones y los huecos se recombinan dentro de la región activa del chip semiconductor (típicamente basado en materiales como AlGaN o InGaN para emisión UV). Este proceso de recombinación libera energía en forma de fotones (luz). La energía específica de la banda prohibida de los materiales semiconductores utilizados determina la longitud de onda de los fotones emitidos, que en este caso está en el espectro ultravioleta-A (UV-A) alrededor de 365 nanómetros. El amplio ángulo de visión es resultado del diseño del encapsulado y de la lente primaria sobre el chip.