Scheda Tecnica LED UVA ELUA2016OGB - Dimensioni 2.04x1.64x0.75mm - Tensione 3.0-4.0V - Potenza 0.2W - Documentazione Tecnica in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie di prodotti ELUA2016OGB rappresenta una soluzione LED ad alta affidabilità basata su ceramica, progettata specificamente per applicazioni ultraviolette (UVA). Questa serie è concepita per garantire prestazioni costanti in ambienti impegnativi, sfruttando un robusto package in ceramica di allumina (Al₂O₃) per una gestione termica superiore e una maggiore longevità. Il posizionamento primario di questo prodotto è nel segmento UVA a media-bassa potenza, rivolto ad applicazioni in cui un fattore di forma compatto, l'affidabilità e una specifica emissione spettrale sono critici. I suoi vantaggi principali includono un ingombro ridottissimo di 2.04mm x 1.64mm, che lo rende adatto a design con spazio limitato, la protezione integrata ESD che ne aumenta la durata e la conformità ai principali standard ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, REACH e requisiti alogeni free. I mercati target sono diversificati, comprendendo l'elettronica di consumo, i sistemi industriali di polimerizzazione UV e le apparecchiature specializzate per il rilevamento.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

La serie ELUA2016OGB opera all'interno di un intervallo di corrente diretta (I_F), con un valore massimo in DC di 100mA e un punto di lavoro tipico di 60mA. La tensione diretta (V_F) è specificata tra 3.0V e 4.0V a questa corrente di pilotaggio di 60mA, un parametro chiave per la progettazione del circuito di pilotaggio. Il flusso radiante, che misura la potenza ottica in uscita in milliwatt (mW), varia per modello. Ad esempio, la variante 360-370nm ha un flusso radiante minimo di 50mW, tipico di 80mW e massimo di 110mW. Il modello 380-390nm parte da 65mW, i modelli 390-400nm e 400-410nm partono da 70mW. I bin di lunghezza d'onda di picco sono chiaramente definiti: Gruppo U36 (360-370nm), U38 (380-390nm), U39 (390-400nm) e U40 (400-410nm), con una tolleranza di misura di ±1nm.

2.2 Valori Massimi Assoluti e Proprietà Termiche

Per garantire l'affidabilità del dispositivo, i valori massimi assoluti non devono essere superati. La temperatura massima di giunzione (T_J) è di 105°C. Il dispositivo è classificato per un intervallo di temperatura operativa (T_Opr) da -40°C a +85°C e un identico intervallo di temperatura di conservazione (T_Stg). La massima resistenza ESD (Modello Corpo Umano) è di 2000V, fornendo un buon livello di protezione contro le scariche elettrostatiche durante la manipolazione e l'assemblaggio. Un corretto design termico è essenziale per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto del suo limite massimo, poiché superarlo accelererebbe il degrado e ridurrebbe la durata operativa.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Il prodotto utilizza un sistema di binning completo per classificare i LED in base a parametri prestazionali chiave, garantendo coerenza per l'utente finale.

3.1 Binning del Flusso Radiante

Il flusso radiante è classificato in base al gruppo di lunghezza d'onda di picco. Per il gruppo 365nm (U36), il codice bin R1 copre 50-75mW e R2 copre 75-110mW. Per il gruppo 385nm (U38), R4 copre 65-85mW e R5 copre 85-110mW. Per i gruppi 395-405nm (U39/U40), R5 copre 70-90mW e R6 copre 90-110mW. Si applica una tolleranza di misura del ±10%.

3.2 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco

Come accennato, la lunghezza d'onda di picco è raggruppata in quattro bin principali: U36, U38, U39 e U40, corrispondenti a intervalli di 10nm a partire da 360nm. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con l'emissione spettrale precisa richiesta dalla loro applicazione, come la polimerizzazione ottimale per resine specifiche o la massima sensibilità per i rivelatori.

3.3 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è classificata in incrementi di 0.2V da 3.0V a 4.0V (es., 3032 per 3.0-3.2V, 3234 per 3.2-3.4V, ecc.). Questo binning è definito alla corrente operativa standard di 60mA con una tolleranza di misura del ±2%. Selezionare LED da un bin di tensione ristretto può aiutare a progettare circuiti di pilotaggio più uniformi e a ottenere prestazioni coerenti in un array di LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Distribuzione Spettrale

Le curve spettrali fornite mostrano l'intensità di emissione relativa in funzione della lunghezza d'onda per le quattro varianti di picco (365nm, 385nm, 395nm, 405nm). Ogni curva mostra un picco distinto all'interno del suo intervallo di bin con una tipica larghezza a metà altezza (FWHM) caratteristica dei LED UVA basati su nitruri. Il LED a 365nm mostra un'emissione principalmente nell'intervallo 350-380nm, mentre l'emissione del LED a 405nm si estende ulteriormente nella regione del violetto visibile.

4.2 Corrente vs. Flusso Radiante e Tensione

La curva del flusso radiante relativo in funzione della corrente diretta dimostra una relazione sub-lineare. L'uscita aumenta con la corrente ma può mostrare effetti di saturazione a correnti più elevate a causa dell'efficienza droop e degli effetti termici. La curva della tensione diretta in funzione della corrente diretta mostra la tipica caratteristica del diodo, con la tensione che aumenta logaritmicamente con la corrente. È cruciale operare entro l'intervallo di corrente specificato per evitare un eccessivo aumento della temperatura di giunzione.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Le curve delle prestazioni in funzione della temperatura ambiente sono critiche per il design nel mondo reale. Il flusso radiante relativo diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente, un fenomeno comune a tutti i LED. Ad esempio, a 60mA, l'uscita può scendere a circa l'82% del suo valore a 25°C quando l'ambiente raggiunge gli 85°C. Anche la lunghezza d'onda di picco mostra un leggero spostamento con la temperatura, tipicamente aumentando di pochi nanometri nell'intervallo operativo. La tensione diretta diminuisce linearmente con l'aumento della temperatura, aspetto che deve essere considerato nei progetti di pilotaggio a corrente costante.

4.4 Curva di Derating

La curva di derating definisce la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto dei 105°C, la corrente massima consentita deve essere ridotta quando si opera ad alte temperature ambientali. Questa curva è essenziale per garantire l'affidabilità a lungo termine e prevenire la fuga termica.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il LED è alloggiato in un package SMD compatto con dimensioni di 2.04mm (lunghezza) x 1.64mm (larghezza) x 0.75mm (altezza). Il package è realizzato in ceramica di allumina (Al₂O₃), che offre un'eccellente conduttività termica rispetto ai package in plastica, aiutando a dissipare il calore dal chip. La lente fornisce un angolo di visione tipico di 120 gradi. Il catodo è identificato sul package. Un disegno dimensionale dettagliato è fornito nella scheda tecnica, specificando le posizioni dei pad e le tolleranze (tipicamente ±0.2mm). Una nota critica è che il pad termico è collegato elettricamente al catodo. Il design meccanico sottolinea che il dispositivo non deve essere maneggiato dalla lente, poiché lo stress meccanico può causare guasti.

6. Linee Guida per la Saldatura e l'Assemblaggio

L'ELUA2016OGB è adatto per processi standard di tecnologia a montaggio superficiale (SMT), inclusa la saldatura a rifusione. Le linee guida chiave includono: il processo di saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguito più di due volte per minimizzare lo stress termico sul package e sui legami interni. Durante la fase di riscaldamento della saldatura, deve essere evitato qualsiasi stress meccanico sui LED. Una volta completato il processo di saldatura, si deve evitare la flessione del circuito stampato (PCB) per prevenire la rottura dei giunti di saldatura o del package ceramico stesso. La polimerizzazione dell'adesivo, se utilizzato, deve seguire i flussi di processo standard. Queste precauzioni sono vitali per mantenere l'integrità strutturale e l'affidabilità a lungo termine del LED.

7. Informazioni per l'Ordine e Nomenclatura del Modello

Il codice d'ordine del prodotto segue una struttura dettagliata: ELUA2016OGB-PXXXXYY3040060-V21M. Ogni segmento ha un significato specifico: "EL" rappresenta il produttore, "UA" indica il tipo UVA, "2016" denota la dimensione del package 2.0x1.6mm, "O" specifica il materiale ceramico di allumina (Al₂O₃), "G" indica una finitura in argento e "B" denota un angolo del fascio di 120 gradi. La sezione "PXXXX" definisce l'intervallo di lunghezza d'onda di picco (es., 6070 per 360-370nm). La sezione "YY" specifica il bin del flusso radiante minimo (es., R1 per 50mW). "3040" indica l'intervallo di tensione diretta di 3.0-4.0V e "060" specifica la corrente diretta di 60mA. Il suffisso "V21M" indica un tipo di chip verticale, dimensione chip 20mil, chip singolo e tipo di processo di stampaggio.

8. Raccomandazioni per l'Applicazione

8.1 Scenari Applicativi Tipici

La scheda tecnica elenca diverse applicazioni chiave: polimerizzazione UV per unghie, rilevamento di contraffazioni UV e trappole per zanzare UV. Nella polimerizzazione UV, le varianti 365nm o 385nm sono tipicamente utilizzate per avviare la fotopolimerizzazione in gel e adesivi. Per il rilevamento di contraffazioni, lunghezze d'onda specifiche (spesso 365nm o 395nm) sono usate per eccitare inchiostri di sicurezza o materiali che fluorescono sotto luce UV. Nelle trappole per insetti, le lunghezze d'onda UVA più corte intorno ai 365nm sono altamente attrattive per molti insetti volanti.

8.2 Considerazioni di Progetto

Quando si progetta con questo LED, diversi fattori sono fondamentali. La gestione termica è critica; assicurare un'adeguata area di rame sul PCB o un dissipatore per dissipare il calore, specialmente quando si opera alla corrente massima o vicino ad essa. Utilizzare un circuito di pilotaggio a corrente costante per garantire un'uscita luminosa stabile e proteggere il LED da picchi di corrente. Considerare il binning della tensione diretta quando si progettano circuiti di pilotaggio per array multi-LED per garantire una distribuzione uniforme della corrente. Tenere conto della dipendenza dalla temperatura sia dell'uscita che della lunghezza d'onda nell'ambiente applicativo finale. Rispettare sempre i valori massimi assoluti per garantire l'affidabilità.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

Rispetto ai LED UVA standard in package plastico, il package ceramico dell'ELUA2016OGB offre prestazioni termiche significativamente migliori, portando a un potenziale di correnti di pilotaggio massime più elevate, un miglior mantenimento del flusso luminoso e una maggiore durata in applicazioni ad alta temperatura o ad alta densità di potenza. La protezione ESD integrata da 2kV è un vantaggio notevole per migliorare la robustezza nella produzione e nell'uso sul campo. Il binning preciso su lunghezza d'onda, flusso e tensione consente una maggiore coerenza nelle prestazioni applicative rispetto a prodotti non classificati o classificati in modo approssimativo. La piccola impronta 2016 consente una miniaturizzazione non possibile con tipi di package più grandi.

10. Domande Frequenti (Basate sui Parametri Tecnici)

D: Qual è la differenza tra i vari modelli di lunghezza d'onda (es., 365nm vs 405nm)?

R: La differenza principale è la lunghezza d'onda di emissione di picco. 365nm emette nell'intervallo UVA più corto, spesso utilizzato per la polimerizzazione di specifiche sostanze chimiche e l'attrazione di insetti. 405nm è al confine tra UVA e violetto visibile, utile per applicazioni che richiedono un segnale visivo o dove materiali specifici rispondono meglio a lunghezze d'onda più lunghe.

D: Posso pilotare questo LED a 100mA in modo continuo?

R: No. La corrente diretta massima in DC è un valore massimo assoluto. La condizione operativa tipica è 60mA. Un funzionamento continuo a 100mA supererebbe la temperatura di giunzione nominale a meno che non venga fornito un raffreddamento eccezionale, come mostrato dalla curva di derating. Ciò ridurrebbe drasticamente la durata e potrebbe causare un guasto immediato.

D: Come interpreto i valori del flusso radiante (Min/Tip/Max)?

R: Il valore minimo è il limite inferiore garantito per il bin. Il valore tipico è la prestazione media o attesa. Il massimo è il limite superiore. I progettisti dovrebbero utilizzare il valore minimo per i calcoli dello scenario peggiore per garantire che la loro applicazione riceva un'intensità UV sufficiente.

D: Il pad termico è isolato elettricamente?

R: No. La scheda tecnica dichiara esplicitamente che il pad termico è elettricamente unificato con il catodo. Questo deve essere considerato durante il layout del PCB per evitare cortocircuiti.

11. Esempi Pratici di Progetto e Utilizzo

Esempio 1: Penna Portatile per Polimerizzazione UV:Un progettista crea un dispositivo portatile per la polimerizzazione di otturazioni dentali o gel per unghie. Seleziona l'ELUA2016OGB-P8090R43040060-V21M (385nm, 65mW min) per il suo equilibrio tra potenza in uscita e idoneità della lunghezza d'onda. Progetta un piccolo PCB con una zona di rame sotto il LED come dissipatore, pilotato da un convertitore boost da una batteria Li-ion da 3.7V che fornisce una costante di 60mA. Le dimensioni compatte del LED consentono un design elegante a penna.

Esempio 2: Modulo Validatore di Banconote:Per un sistema di rilevamento contraffazioni, un ingegnere necessita di una sorgente UV stabile. Sceglie l'ELUA2016OGB-P6070R13040060-V21M (365nm) per la sua efficacia sulle caratteristiche di sicurezza. Progetta un array di 4 LED su un piccolo modulo. Selezionando LED dallo stesso bin di tensione diretta (es., 3234), li collega in serie con un singolo driver a corrente costante impostato a 60mA, garantendo una luminosità uniforme nell'array e semplificando il design del driver.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I LED UVA, come l'ELUA2016OGB, sono dispositivi a semiconduttore basati su sistemi di materiali nitruro di gallio e alluminio (AlGaN). Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune vengono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda specifica di questi fotoni (nell'intervallo UVA, 315-400nm) è determinata dall'energia del bandgap dei materiali semiconduttori nella regione attiva, ingegnerizzata durante il processo di crescita epitassiale. Il package ceramico serve a estrarre la luce, fornire protezione meccanica e, soprattutto, condurre il calore dal chip semiconduttore all'ambiente esterno, aspetto critico per mantenere efficienza e durata.

13. Tendenze e Sviluppi Tecnologici

Il mercato dei LED UVA è guidato da tendenze verso una maggiore efficienza (più flusso radiante per watt elettrico), una maggiore durata dei dispositivi e un costo ridotto per milliwatt. La ricerca è in corso per migliorare l'efficienza quantica interna (IQE) dei materiali AlGaN e per migliorare l'estrazione della luce dal chip. Le tendenze nel packaging includono lo sviluppo di substrati ancora più efficienti termicamente e nuovi design di lenti per pattern di fascio specifici. Inoltre, c'è una spinta verso un controllo più stretto della lunghezza d'onda e un'emissione spettrale più stretta per applicazioni che richiedono energie fotoniche molto specifiche, come i processi avanzati di polimerizzazione medica e industriale. La tendenza alla miniaturizzazione, esemplificata da package come il 2016, continua a consentire nuove applicazioni in dispositivi indossabili e ultra-compatti.