Scheda Tecnica LED UVA Serie ELUA3535NU6 4W - 3.75x3.75x2.6mm - 3.6-4.8V - 4W - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie di prodotti ELUA3535NU6 rappresenta una soluzione LED basata su ceramica ad alta affidabilità, progettata specificamente per applicazioni impegnative nell'ultravioletto-A (UVA). Questa serie è concepita per garantire prestazioni costanti in ambienti dove la durata e la stabilità dell'output ottico sono critiche.

1.1 Vantaggi Principali e Mercato di Riferimento

I vantaggi primari di questa serie derivano dalla sua robusta costruzione e progettazione elettrica. L'utilizzo di un substrato ceramico in nitruro di alluminio (AlN) offre una conduttività termica superiore, essenziale per gestire il calore generato dal funzionamento UV ad alta potenza e garantire l'affidabilità a lungo termine. Il dispositivo incorpora una protezione integrata contro le scariche elettrostatiche (ESD) fino a 2KV (Modello Corpo Umano), migliorando significativamente la robustezza durante l'assemblaggio. Inoltre, il prodotto è pienamente conforme alle normative RoHS, REACH UE e privo di alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm), rendendolo adatto ai mercati globali con severi standard ambientali. Le applicazioni target sono principalmente nei settori industriale e commerciale che richiedono irradiazione UVA, inclusi, ma non limitati a: sistemi di sterilizzazione UV per la purificazione di aria e acqua, attivazione di fotocatalizzatori UV per il trattamento superficiale e illuminazione specializzata per sensori UV.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

Questa sezione fornisce un'analisi dettagliata e oggettiva dei principali parametri tecnici specificati nella scheda dati.

2.1 Valori Massimi Assoluti

I Valori Massimi Assoluti definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Per le varianti a 385nm, 395nm e 405nm, la corrente diretta continua massima (I_F) è di 1250mA. Da notare che la variante a 365nm ha una corrente massima nominale inferiore di 700mA, un aspetto critico nella progettazione. La temperatura massima di giunzione (T_J) è di 105°C. La resistenza termica dalla giunzione al pad termico (R_th) è specificata come 4°C/W. Questo parametro è vitale per il progetto di gestione termica; ad esempio, alla corrente nominale massima, è possibile calcolare l'innalzamento di temperatura dal pad alla giunzione. Il dispositivo può operare in un intervallo di temperatura ambiente compreso tra -10°C e +100°C.

2.2 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

La tabella dei codici d'ordine fornisce le metriche di prestazione chiave per le diverse classi di lunghezza d'onda. Il flusso radiante, una misura della potenza ottica totale emessa nello spettro UV, varia per modello. Per la versione 365nm (ELUA3535NU6-P6070U23648700-V41G), il flusso radiante tipico è di 1300mW a 700mA. Per le versioni 385nm, 395nm e 405nm, il flusso radiante tipico è di 1475mW a 1000mA. La tensione diretta (V_F) per tutti i modelli è specificata in un intervallo da 3.6V a 4.8V, misurata alle rispettive correnti di test. Questo intervallo deve essere considerato nella progettazione del circuito di pilotaggio per garantire una corretta regolazione della corrente.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto è classificato in bin basati su tre parametri chiave per garantire coerenza per l'utente finale.

3.1 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco

La luce UV emessa è categorizzata in quattro distinte classi di lunghezza d'onda: U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) e U40 (400-410nm). La misura della lunghezza d'onda di picco ha una tolleranza di ±1nm. Questo preciso binning consente ai progettisti di selezionare l'esatto output spettrale richiesto dalla loro applicazione, come ad esempio l'adattamento allo spettro di attivazione di un fotocatalizzatore specifico.

3.2 Binning del Flusso Radiante

Anche l'output del flusso radiante è classificato in bin. Per la lunghezza d'onda di 365nm, i bin vanno da U1 (900-1000mW) a U4 (1400-1600mW). Per le lunghezze d'onda 385-405nm, i bin sono U51 (1350-1600mW) e U52 (1600-1850mW). La tolleranza di misura è del ±10%. Questo sistema consente la selezione in base alla densità di potenza ottica richiesta.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è raggruppata in tre bin: 3640 (3.6-4.0V), 4044 (4.0-4.4V) e 4448 (4.4-4.8V), misurata alla corrente di test specificata (700mA per 365nm, 1000mA per le altre) con una tolleranza di ±2%. La conoscenza del bin V_Fpuò aiutare a ottimizzare l'efficienza dell'alimentatore e a prevedere il carico termico.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Le curve caratteristiche tipiche forniscono informazioni sul comportamento del dispositivo in varie condizioni operative.

4.1 Spettro e Flusso Radiante Relativo vs. Corrente

I grafici dello spettro mostrano picchi distinti per i diversi modelli di lunghezza d'onda (365nm, 385nm, 395nm, 405nm), con larghezze di banda spettrale relativamente strette tipiche delle sorgenti LED. La curva del Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta dimostra una relazione quasi lineare tra corrente di pilotaggio e output ottico fino alla corrente nominale, indicando una buona efficienza nell'intervallo operativo. La curva a 365nm si ferma a 700mA, riflettendo il suo limite di corrente massima inferiore.

4.2 Caratteristiche Termiche

Il grafico del Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente è cruciale. Mostra che all'aumentare della temperatura ambiente (misurata al pad termico), il flusso radiante diminuisce. Questo effetto di decadimento termico è una caratteristica fondamentale dei LED. Il tasso di diminuzione varia leggermente tra le lunghezze d'onda ma è significativo, sottolineando la necessità di un efficace dissipatore di calore per mantenere l'output. La curva della Tensione Diretta vs. Temperatura Ambiente mostra un coefficiente di temperatura negativo, dove V_Fdiminuisce all'aumentare della temperatura, aspetto importante per la stabilità del driver a corrente costante.

4.3 Tensione Diretta e Spostamento della Lunghezza d'Onda di Picco

La curva della Tensione Diretta vs. Corrente Diretta presenta la forma esponenziale standard di un diodo. Le curve della Lunghezza d'Onda di Picco vs. Corrente Diretta e vs. Temperatura Ambiente mostrano che la lunghezza d'onda di emissione di picco si sposta leggermente con i cambiamenti della corrente di pilotaggio e della temperatura. Questo spostamento è tipicamente dell'ordine di pochi nanometri ed è un fattore importante nelle applicazioni che richiedono un posizionamento spettrale preciso.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Fisiche

Il LED è alloggiato in un package per montaggio superficiale (SMD) con dimensioni di 3.75mm (L) x 3.75mm (W) x 2.6mm (H). Il disegno dimensionale specifica tutte le lunghezze critiche, inclusa l'altezza della cupola della lente e le posizioni dei pad. La tolleranza generale è di ±0.1mm e la tolleranza di spessore è di ±0.15mm.

5.2 Configurazione dei Pad e Polarità

Il diagramma della vista inferiore mostra chiaramente il layout dei pad. Il package presenta più pad termici/elettrici. Il pad centrale è principalmente per un efficiente trasferimento di calore al piano di rame del PCB. I pad circostanti sono per la connessione elettrica. La polarità è indicata, con i pad dell'anodo e del catodo chiaramente marcati per prevenire il montaggio inverso durante l'assemblaggio.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

6.1 Processo di Saldatura a Riflusso

Il dispositivo è adatto per processi standard di Tecnologia a Montaggio Superficiale (SMT). La scheda dati include un grafico del profilo di saldatura a riflusso, indicando le velocità consigliate di riscaldamento, stabilizzazione, picco e raffreddamento. Le istruzioni chiave includono: il processo di riflusso non dovrebbe essere eseguito più di due volte per evitare stress termici eccessivi sul die interno e sui legami. Durante il riscaldamento, va evitato lo stress meccanico sul corpo del LED. Dopo la saldatura, va evitata la flessione del PCB per prevenire la rottura delle giunzioni saldate o del package ceramico.

6.2 Conservazione e Manipolazione

Sebbene non dettagliato esplicitamente nell'estratto fornito, in base alle classificazioni di temperatura operativa e di conservazione (T_Stg: -40°C a +100°C), i dispositivi dovrebbero essere conservati in un ambiente asciutto e a temperatura controllata. Durante la manipolazione, vanno osservate le precauzioni standard contro le ESD, nonostante la protezione integrata da 2KV.

7. Suggerimenti per l'Applicazione

7.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Nella progettazione, un driver a corrente costante è obbligatorio per un funzionamento stabile. Il driver deve essere selezionato per fornire la corrente richiesta (700mA per 365nm, fino a 1000mA o più per le altre, entro il limite massimo assoluto) e deve adattarsi all'intervallo di tensione diretta del bin selezionato. Un'adeguata dissipazione del calore è imprescindibile. Il PCB dovrebbe avere un layout termicamente ottimizzato con un'ampia area di rame collegata al pad termico centrale tramite più via per dissipare il calore verso altri strati o un dissipatore esterno.

7.2 Considerazioni di Progettazione

Gestione Termica:Calcolare la temperatura di giunzione attesa usando la formula T_J= T_PCB+ (R_th* P_diss), dove P_diss≈ V_F* I_F. Assicurarsi che T_Jrimanga al di sotto di 105°C.

Progettazione Ottica:L'angolo di visione di 60° fornisce un fascio relativamente ampio. Per applicazioni focalizzate, saranno necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori) realizzate con materiali trasparenti agli UV (es. quarzo, plastiche specializzate).

Sicurezza:Le radiazioni UVA possono essere dannose per occhi e pelle. Nel design del prodotto finale devono essere incorporate opportune custodie, etichette di avvertimento e interblocchi di sicurezza.

8. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED UV standard in plastica o a bassa potenza, la serie ELUA3535NU6 si differenzia grazie al suo package ceramico, che offre prestazioni termiche superiori e longevità in condizioni di pilotaggio elevato. L'esplicito binning su tre parametri (lunghezza d'onda, flusso, tensione) fornisce un livello di coerenza e selettività essenziale per applicazioni industriali dove la ripetibilità del processo è chiave. L'elevato output di flusso radiante in un package compatto consente progetti di sistema più compatti e potenti.

9. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Perché la versione a 365nm ha una corrente massima inferiore (700mA) rispetto alle altre (1250mA)?

R: Ciò è tipicamente dovuto alle diverse proprietà del materiale semiconduttore e alle caratteristiche di efficienza alle lunghezze d'onda più corte. Il chip a 365nm potrebbe avere tensioni operative più elevate o caratteristiche termiche diverse, limitando la corrente operativa sicura per garantire l'affidabilità e prevenire un degrado accelerato.

D: Come interpreto il valore del \"Flusso Radiante Tipico\"?

R: Il valore \"Tipico\" è un valore rappresentativo o medio della produzione. Per garantire le prestazioni minime, i progettisti dovrebbero utilizzare il valore del \"Flusso Radiante Minimo\" dalla tabella dei codici d'ordine o il limite inferiore del bin di Flusso Radiante selezionato per i loro calcoli del circuito e le garanzie di prestazione del sistema.

D: Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

R: È fortemente sconsigliato. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. La loro tensione diretta ha una tolleranza e un coefficiente di temperatura negativo. Una sorgente a tensione costante potrebbe portare a una fuga termica, dove l'aumento di corrente causa riscaldamento, che abbassa V_F, causando un ulteriore flusso di corrente, potenzialmente distruggendo il LED. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.

10. Esempio Pratico di Caso d'Uso

Scenario: Progettazione di una Stazione di Polimerizzazione UV per Adesivi.

Un produttore necessita di polimerizzare un adesivo sensibile agli UV che si attiva a 395nm. Seleziona l'ELUA3535NU6-P9000U5136481K0-V41G (bin 390-400nm, bin flusso U51). Progetta un array di 10 LED su un PCB a nucleo di alluminio (MCPCB) per una dissipazione ottimale del calore. Ogni LED è pilotato a 1000mA da un modulo driver dedicato a corrente costante. Il design termico garantisce che la temperatura del PCB sotto il LED rimanga al di sotto di 85°C per mantenere la temperatura di giunzione entro limiti sicuri e un elevato output radiante. L'ampio angolo di 60° fornisce una buona copertura sull'area di polimerizzazione. La lunghezza d'onda coerente del binning garantisce prestazioni di polimerizzazione uniformi su tutte le unità prodotte.

11. Introduzione al Principio Operativo

I LED UVA operano sullo stesso principio fondamentale dei LED visibili, basato sull'elettroluminescenza in una giunzione p-n di un semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione attiva, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La specifica lunghezza d'onda di questi fotoni (nell'intervallo UVA, 315-400nm) è determinata dall'energia della banda proibita dei materiali semiconduttori utilizzati nella costruzione del chip, come nitruro di alluminio gallio (AlGaN) o simili semiconduttori composti. Il package ceramico funge da robusto alloggiamento meccanico, isolante elettrico e percorso termico altamente efficiente per rimuovere il calore dal die semiconduttore.

12. Tendenze e Sviluppi del Settore

Il mercato dei LED UVA è trainato dalla sostituzione delle tradizionali lampade a vapori di mercurio in applicazioni come la sterilizzazione e la polimerizzazione, offrendo vantaggi come accensione/spegnimento istantaneo, maggiore durata, dimensioni ridotte e assenza di materiali pericolosi. Le tendenze includono il continuo miglioramento dell'Efficienza di Presa di Rete (WPE), che converte la potenza elettrica in potenza ottica in modo più efficace, riducendo il carico termico del sistema. È in corso anche lo sviluppo per aumentare la densità di potenza in uscita da un singolo package e per migliorare l'affidabilità a temperature operative più elevate. Inoltre, la sintonizzazione spettrale per adattarsi a specifici processi chimici foto-iniziati è un'area di ricerca attiva, consentendo processi industriali più efficienti e mirati.