Scheda Tecnica LED UVA ELUA3535OG5 - 3.5x3.5x3.5mm - 3.2-4.0V - 500mA - 360-410nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie ELUA3535OG5 è un LED di alta qualità e affidabilità basato su ceramica, progettato specificamente per applicazioni ultraviolette (UVA). La sua costruzione robusta e le caratteristiche prestazionali lo rendono adatto per ambienti impegnativi.

1.1 Vantaggi Principali

• Elevata Potenza in Uscita:Fornisce un flusso radiante elevato, risultando efficace per applicazioni che richiedono un'intensità UV significativa.
• Package in Ceramica (Al2O3):Offre un'ottima gestione termica, resistenza meccanica e affidabilità a lungo termine rispetto ai package in plastica.
• Form Factor Compatto:L'ingombro di 3.5mm x 3.5mm x 3.5mm consente layout PCB ad alta densità.
• Conformità e Sicurezza:Il prodotto è conforme RoHS, senza piombo, conforme al REACH UE e privo di alogeni, soddisfacendo rigorosi standard ambientali e di sicurezza.
• Protezione ESD:Protezione integrata contro le scariche elettrostatiche fino a 2KV (HBM), migliorando la robustezza nella manipolazione e in funzionamento.

1.2 Applicazioni Target

Questa serie di LED è progettata per varie applicazioni UV professionali e industriali, tra cui:

• Sistemi di sterilizzazione e disinfezione UV.
• Fotocatalisi UV per la purificazione di aria e acqua.
• Illuminazione per sensori e rilevamento UV.
• Processi di fotopolimerizzazione per adesivi, inchiostri e rivestimenti.

2. Analisi Approfondita dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. L'operatività deve essere mantenuta entro questi confini.

• Corrente Diretta Massima (I_F):1000mA per le varianti 385nm, 395nm e 405nm; 700mA per la variante 365nm. Questa differenza è probabilmente dovuta alla maggiore energia del fotone e alle relative sfide termiche alle lunghezze d'onda più corte.
• Temperatura di Giunzione Massima (T_J):105°C. Mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di questo limite è fondamentale per la longevità.
• Resistenza Termica (R_th):4°C/W. Questo valore basso indica un efficiente trasferimento di calore dal chip al pad termico, facilitato dal package in ceramica.
• Intervallo di Temperatura Operativa (T_Opr):-10°C a +100°C.

2.2 Caratteristiche Fotometriche ed Elettriche

La tabella fornisce i dati prestazionali chiave per le configurazioni standard del prodotto a una corrente diretta (I_F) di 500mA.

• Lunghezza d'Onda di Picco:Disponibile in quattro intervalli: 360-370nm, 380-390nm, 390-400nm e 400-410nm, coprendo lo spettro UVA.
• Flusso Radiante:I valori minimi vanno da 900mW (360-370nm) a 1000mW (altre lunghezze d'onda). I valori tipici sono intorno a 1200-1250mW.
• Tensione Diretta (V_F):Tipicamente tra 3.2V e 4.0V a 500mA, con specifici bin definiti per un controllo più stretto.

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione (Binning)

Il binning garantisce prestazioni consistenti raggruppando LED con caratteristiche simili. Ciò è cruciale per applicazioni che richiedono un'emissione uniforme.

3.1 Classificazione del Flusso Radiante

I LED sono ordinati in base al loro flusso radiante minimo in uscita. Codici bin diversi (U1, U2, U3, U4) sono utilizzati per il gruppo 360nm e per i gruppi 380-410nm, riflettendo le tipiche variazioni prestazionali tra le lunghezze d'onda.

3.2 Classificazione della Lunghezza d'Onda di Picco

I LED sono categorizzati in gruppi (U36, U38, U39, U40) corrispondenti al loro intervallo di lunghezza d'onda di picco (es. 360-370nm, 380-390nm). È specificata una tolleranza stretta di ±1nm.

3.3 Classificazione della Tensione Diretta

La tensione è classificata in passi di 0.2V (es. 3.2-3.4V, 3.4-3.6V). Questo aiuta nella progettazione dei circuiti di pilotaggio e nella gestione della dissipazione di potenza su più LED in serie.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Spettro ed Emissione Relativa

Le curve spettrali mostrano picchi di emissione stretti, caratteristici dei LED. Il LED a 365nm ha uno spettro leggermente più ampio rispetto alle varianti a lunghezza d'onda maggiore (385nm, 395nm, 405nm).

4.2 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Il flusso radiante aumenta in modo sub-lineare con la corrente. Il LED a 405nm mostra l'uscita relativa più alta, mentre il LED a 365nm mostra la più bassa ad alte correnti, coerente con il suo valore di corrente massima inferiore.

4.3 Tensione Diretta vs. Corrente Diretta

Le curve V_Fmostrano una caratteristica tipica del diodo. Il LED a 365nm generalmente presenta una tensione diretta più alta degli altri alla stessa corrente, come ci si aspetta per i semiconduttori a lunghezza d'onda più corta.

4.4 Dipendenza dalla Temperatura

• Flusso Radiante vs. Temperatura:L'uscita diminuisce all'aumentare della temperatura ambiente, con il LED a 365nm più sensibile. Un efficace dissipatore di calore è essenziale per mantenere le prestazioni.
• Lunghezza d'Onda di Picco vs. Temperatura:La lunghezza d'onda di picco si sposta leggermente verso lunghezze d'onda maggiori (red-shift) con l'aumentare della temperatura.
• Tensione Diretta vs. Temperatura: V_Fdiminuisce linearmente con l'aumentare della temperatura, un comportamento tipico per i semiconduttori.

4.5 Curva di Derating

La curva di derating è fondamentale per il progetto termico. Mostra la massima corrente diretta ammissibile in funzione della temperatura ambiente. Ad esempio, a una temperatura ambiente di 85°C, la corrente massima è significativamente ridotta per evitare di superare la temperatura di giunzione di 105°C.

5. Informazioni Meccaniche e di Confezionamento

5.1 Dimensioni Meccaniche

Il LED ha un ingombro quadrato di 3.5mm x 3.5mm con un'altezza di 3.5mm. Il disegno dimensionale specifica tutte le lunghezze critiche, inclusa la cupola della lente e il posizionamento del pad termico e dei pad elettrici. Le tolleranze sono tipicamente ±0.1mm.

5.2 Configurazione dei Pad e Polarità

La vista dal basso mostra il layout dei pad: due pad più grandi per anodo e catodo, e un pad termico centrale più grande. Il pad termico è isolato elettricamente e deve essere collegato a una zona di rame del PCB per una dissipazione ottimale del calore. La polarità è chiaramente indicata sul package stesso.

6. Linee Guida per la Saldatura e il Montaggio

6.1 Profilo di Rifusione (Reflow)

Il LED è adatto per processi SMT (Surface Mount Technology) standard. Il profilo di rifusione raccomandato deve essere seguito attentamente. Considerazioni chiave includono:

• Evitare di superare due cicli di rifusione per minimizzare lo stress termico sul package e sui legami interni.
• Prevenire stress meccanici sul LED durante le fasi di riscaldamento e raffreddamento della saldatura.
• Non piegare il PCB dopo la saldatura, poiché ciò può crepare il package in ceramica o le giunzioni saldate.

6.2 Conservazione e Manipolazione

Conservare in un ambiente asciutto entro l'intervallo di temperatura di conservazione specificato (-40°C a +100°C). Utilizzare procedure antistatiche durante la manipolazione a causa della protezione ESD integrata ma limitata.

7. Informazioni per l'Ordine e Nomenclatura del Modello

Il numero di parte segue una struttura dettagliata:ELUA3535OG5-PXXXXYY3240500-VD1M

• EL:Codice produttore.
• UA:Indica prodotto UVA.
• 3535:Dimensione del package (3.5mm x 3.5mm).
• O:Materiale del package (Ceramica Al₂O₃).
• G:Rivestimento (Ag).
• 5:Angolo di visione (50°).
• PXXXX:Codice lunghezza d'onda di picco (es. 6070 per 360-370nm).
• YY:Bin del flusso radiante minimo (es. U1 per 900mW).
• 3240:Intervallo specificato della tensione diretta (3.2-4.0V).
• 500:Corrente diretta nominale (500mA).
• V:Tipo di chip (Verticale).
• D:Dimensione del chip (45mil).
• 1:Numero di chip (1).
• M:Tipo di processo (Stampaggio).

8. Considerazioni di Progettazione per l'Applicazione

8.1 Gestione Termica

Questo è l'aspetto più critico del progetto. La bassa resistenza termica (4°C/W) è efficace solo se il calore viene condotto via dal pad termico. Utilizzare un PCB con via termiche adeguate collegate a piani di massa interni o a un dissipatore esterno. Monitorare la temperatura di giunzione utilizzando la curva di derating.

8.2 Pilotaggio Elettrico

Utilizzare un driver a corrente costante adatto ai requisiti di tensione e corrente diretta. Considerare il binning della tensione quando si progetta per più LED in serie per garantire una distribuzione uniforme della corrente. Non superare i valori massimi assoluti di corrente.

8.3 Progettazione Ottica

L'angolo di visione di 50° fornisce un fascio relativamente ampio. Per applicazioni focalizzate, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie (lenti, riflettori). Assicurarsi che qualsiasi materiale utilizzato (lenti, incapsulanti) sia stabile ai raggi UV per prevenire ingiallimento e degrado nel tempo.

9. Confronto Tecnico e Differenziazione

I principali fattori di differenziazione della serie ELUA3535OG5 sono il suopackage in ceramicae l'elevata potenza in uscita UVAin un ingombro compatto 3535.

• vs. LED UVA in Package Plastico:La ceramica offre prestazioni termiche superiori, una temperatura di giunzione massima più alta e una migliore affidabilità a lungo termine sotto funzionamento UV ad alta potenza, che può degradare le plastiche.
• vs. Package in Ceramica più Grandi:La dimensione 3535 consente progetti più compatti senza sacrificare i vantaggi della costruzione in ceramica.
• vs. LED UVA a Bassa Potenza:L'elevato flusso radiante (fino a 1500mW) lo rende adatto per applicazioni che richiedono un'irradianza elevata, riducendo il numero di LED necessari per una data uscita.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Perché la corrente massima è inferiore per la versione 365nm?

I LED a lunghezza d'onda più corta (come 365nm) hanno generalmente un'efficienza wall-plug inferiore, il che significa che una percentuale maggiore di potenza elettrica viene convertita in calore piuttosto che in luce. Per mantenere l'affidabilità e prevenire il surriscaldamento della giunzione, la corrente massima è ridotta (derated).

10.2 Quanto è importante collegare il pad termico?

È assolutamente essenziale per un funzionamento affidabile ad alte correnti. Il pad termico è il percorso principale per la fuoriuscita del calore. Non collegarlo correttamente causerà un rapido surriscaldamento del LED, portando a un guasto prematuro (deprezzamento del flusso luminoso) o a danni immediati.

10.3 Posso pilotare questo LED con una sorgente a tensione costante?

Non è raccomandato. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. La loro tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e varia da unità a unità (come si vede nel binning). Una sorgente a tensione costante può portare a una fuga termica (thermal runaway), dove l'aumento di corrente causa più calore, che abbassa la V_F, causando ancora più corrente, distruggendo infine il LED. Utilizzare sempre un driver a corrente costante.

10.4 Qual è la durata tipica di questo LED?

Sebbene una specifica durata L70/L50 (ore al 70% o 50% dell'uscita iniziale) non sia fornita in questa scheda tecnica, la costruzione in ceramica di alta qualità e la specifica di una temperatura di giunzione massima di 105°C sono indicatori di una buona affidabilità a lungo termine. La durata effettiva dipende fortemente dalle condizioni operative, specialmente dalla temperatura di giunzione. Operare alla corrente raccomandata o inferiore e con un'ottima gestione termica massimizzerà la durata.

11. Studio di Caso di Progettazione e Utilizzo

11.1 Stazione di Fotopolimerizzazione UV per Adesivi

Scenario:Progettazione di una stazione di fotopolimerizzazione UV da banco per adesivi a rapida polimerizzazione. La stazione necessita di un array di LED per fornire luce UVA ad alta intensità uniforme su un'area di 10cm x 10cm.

Passi di Progettazione:

1. Selezione del LED:Scegliere la variante ELUA3535OG5-P0010U2... (400-410nm), poiché molti adesivi sono formulati per polimerizzare efficientemente in questo intervallo di lunghezze d'onda.
2. Layout dell'Array:Calcolare il numero di LED necessari in base all'irradianza richiesta (mW/cm²) alla distanza di lavoro. Potrebbe essere necessario utilizzare ottiche per focalizzare o diffondere il fascio di 50° per l'uniformità.
3. Progettazione Termica:Montare i LED su un PCB a nucleo di alluminio (MCPCB) con uno strato dielettrico ad alta conducibilità termica. L'intero MCPCB viene quindi fissato a un dissipatore di alluminio estruso con ventola.
4. Progettazione Elettrica:Utilizzare un driver a corrente costante in grado di fornire la corrente totale per tutti i LED in configurazione serie/parallelo. Includere fusibili appropriati e monitoraggio della corrente.
5. Controllo:Implementare un timer e possibilmente un sensore di temperatura sul dissipatore per prevenire il surriscaldamento durante un uso prolungato.

Risultato:Una stazione di fotopolimerizzazione affidabile e ad alte prestazioni con uscita costante e lunga durata, resa possibile dalle robuste prestazioni termiche e ottiche dei LED UVA in ceramica.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

I LED UVA operano sullo stesso principio fondamentale dei LED a luce visibile: l'elettroluminescenza in un materiale semiconduttore. Quando una tensione diretta viene applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune si ricombinano, rilasciando energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore. Per la luce UVA (315-400nm), vengono utilizzati materiali come nitruro di alluminio gallio (AlGaN) o nitruro di indio gallio (InGaN) con composizioni specifiche per ottenere l'ampio bandgap richiesto. Il package in ceramica funge da substrato robusto che conduce efficacemente il calore lontano dal chip semiconduttore, il che è cruciale per mantenere prestazioni e longevità, specialmente alle alte correnti di pilotaggio utilizzate per le applicazioni UVA.

13. Tendenze Tecnologiche e Prospettive

Il mercato dei LED UVA è trainato da applicazioni in sterilizzazione, purificazione e fotopolimerizzazione industriale. Le tendenze chiave includono:

• Aumento dell'Efficienza (WPE):La ricerca in corso mira a migliorare l'efficienza wall-plug dei LED UVA, riducendo il consumo energetico e il carico termico per la stessa uscita ottica.
• Maggiore Densità di Potenza:Lo sviluppo continua verso il concentrare più potenza ottica nelle stesse dimensioni di package o più piccole, come il 3535, consentendo sistemi più compatti e potenti.
• Migliore Affidabilità alle Lunghezze d'Onda più Corte:Migliorare la longevità e le prestazioni dei LED che emettono all'estremità inferiore dello spettro UVA (es. 365nm) e negli intervalli UVB/UVC rimane un obiettivo significativo per le applicazioni germicide.
• Packaging Avanzato:Innovazioni nei materiali del package (es. altre ceramiche, compositi) e nelle tecnologie di interfaccia termica per abbassare ulteriormente la resistenza termica e gestire il calore in array ad alta potenza.
• Integrazione Intelligente:Potenziale integrazione di sensori (es. per il monitoraggio della temperatura o dell'irradianza) all'interno dei moduli LED per il controllo a ciclo chiuso in sistemi avanzati.