Scheda Tecnica LED UVA ELUA3535OGB - 3.5x3.5x2.35mm - 3.2-4.0V - 1.8W - 360-410nm - Documento Tecnico Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie di prodotti ELUA3535OGB rappresenta una soluzione LED ad alta affidabilità basata su ceramica, progettata specificamente per applicazioni ultraviolette (UVA). La sua costruzione principale utilizza un substrato ceramico in Al2O3 (ossido di alluminio), che offre una gestione termica superiore rispetto ai tradizionali contenitori in plastica, portando a una maggiore longevità e prestazioni stabili in condizioni impegnative.

Vantaggi Principali:I benefici primari di questa serie includono il robusto contenitore ceramico per un'ottima dissipazione del calore, la protezione integrata ESD fino a 2KV (Modello Corpo Umano) e la conformità con le principali norme ambientali e di sicurezza, tra cui RoHS, senza piombo, REACH UE e requisiti senza alogeni (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). L'angolo di visione di 120 gradi offre un ampio schema di radiazione adatto per compiti di illuminazione d'area.

Mercato di Riferimento & Applicazioni:Questo LED è progettato per applicazioni UV industriali e commerciali dove l'affidabilità e l'output ottico sono critici. Le principali aree di applicazione includono sistemi di sterilizzazione UV per la purificazione dell'aria e dell'acqua, sistemi fotocatalitici UV per il trattamento delle superfici e l'eliminazione degli odori, e come sorgente luminosa per sensori UV e processi di polimerizzazione.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento in queste condizioni non è garantito.

• Corrente Diretta Massima CC (I_F):1000 mA per le varianti 385nm, 395nm e 405nm. Per la variante 365nm, la corrente massima è ridotta a 700 mA, riflettendo le diverse caratteristiche del materiale semiconduttore e la sensibilità termica.
• Resistenza ESD Massima (V_B):2000 V (HBM), garantendo una buona robustezza nella manipolazione.
• Resistenza Termica (R_th):4 °C/W. Questo valore basso, attribuito al contenitore ceramico, indica un efficiente trasferimento di calore dalla giunzione LED al pad termico.
• Temperatura di Giunzione Massima (T_J):125 °C.
• Temperatura di Funzionamento & Stoccaggio:-10 a +100 °C per il funzionamento, e -40 a +100 °C per lo stoccaggio.

2.2 Caratteristiche Fotometriche & Elettriche

La tabella elenca i parametri di prestazione chiave per diversi intervalli di lunghezza d'onda a una corrente di test standard di 500mA e una temperatura del pad termico di 25°C.

• Lunghezza d'Onda di Picco:Disponibile in quattro intervalli: 360-370nm (U36), 380-390nm (U38), 390-400nm (U39) e 400-410nm (U40).
• Flusso Radiante:Il flusso radiante minimo è specificato a 1000mW (intervallo U2), con valori tipici intorno a 1250mW e massimi fino a 1500mW in tutti i gruppi di lunghezza d'onda.
• Tensione Diretta (V_F):Varia da 3.2V a 4.0V a 500mA, categorizzata in specifici intervalli di tensione (es. 3.2-3.4V, 3.4-3.6V).

3. Spiegazione del Sistema di Classificazione

Il prodotto è classificato in intervalli per garantire coerenza e consentire una selezione precisa in base alle esigenze dell'applicazione.

3.1 Classificazione del Flusso Radiante

Il flusso radiante è misurato a I_F=500mA con una tolleranza di ±10%. Gli intervalli sono:

- U2:da 1000mW a 1200mW

- U3:da 1200mW a 1400mW

- U4:da 1400mW a 1500mW

3.2 Classificazione della Lunghezza d'Onda di Picco

La lunghezza d'onda di picco è misurata con una tolleranza di ±1nm. I gruppi (U36, U38, U39, U40) corrispondono agli intervalli di lunghezza d'onda elencati nella sezione 2.2.

3.3 Classificazione della Tensione Diretta

La tensione diretta è misurata a I_F=500mA con una tolleranza di ±2%. Gli intervalli (3234, 3436, 3638, 3840) definiscono il range minimo e massimo di V_F(es. 3234 = da 3.2V a 3.4V).

4. Analisi delle Curve di Prestazione

4.1 Spettro & Flusso Radiante Relativo vs. Corrente

I grafici spettrali mostrano le tipiche curve di emissione per le varianti 365nm, 385nm, 395nm e 405nm. Le curve sono a banda stretta, caratteristica dei LED UV. Il grafico Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta dimostra una relazione quasi lineare fino alla corrente nominale, con il LED 405nm che generalmente mostra l'output relativo più alto, seguito da 395nm, 385nm e 365nm allo stesso livello di corrente.

4.2 Lunghezza d'Onda di Picco & Tensione Diretta vs. Corrente

Il grafico Lunghezza d'Onda di Picco vs. Corrente Diretta mostra uno spostamento minimo (<5nm) nell'intervallo di corrente operativa per tutte le lunghezze d'onda, indicando una buona stabilità spettrale. La curva Tensione Diretta vs. Corrente Diretta mostra la tipica caratteristica esponenziale del diodo, con V_Fche aumenta con la corrente. Il LED 365nm tipicamente presenta una V_Fleggermente più alta rispetto alle varianti a lunghezza d'onda maggiore.

4.3 Dipendenza dalla Temperatura

Il grafico Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura Ambiente mostra l'output che diminuisce all'aumentare della temperatura, un comportamento comune per i LED. La curva di derating è cruciale per il progetto: specifica la massima corrente diretta ammissibile a una data temperatura ambiente per garantire che la temperatura di giunzione (T_J) non superi i 125°C. Ad esempio, a una temperatura ambiente di 85°C, la corrente massima è significativamente ridotta rispetto al valore nominale a temperatura ambiente.

4.4 Schema di Radiazione

Lo schema di radiazione tipico è Lambertiano, centrato con un angolo di visione totale di 120 gradi (2θ_1/2). Questo schema è adatto per applicazioni che richiedono una copertura ad ampia area piuttosto che fasci focalizzati.

5. Informazioni Meccaniche & di Confezionamento

5.1 Dimensioni Meccaniche

Le dimensioni del contenitore sono 3.5mm (L) x 3.5mm (W) x 2.35mm (H). I disegni specificano la posizione del pad termico (catodo) e del pad anodico. Il pad termico è centrale e ampio per facilitare il dissipatore di calore. Tutte le tolleranze dimensionali sono ±0.1mm salvo diversa indicazione.

5.2 Identificazione della Polarità

L'anodo è contrassegnato sulla parte superiore del contenitore LED. Il pad termico sul lato inferiore è collegato elettricamente al catodo. La polarità corretta deve essere osservata durante l'assemblaggio della scheda.

6. Linee Guida per la Saldatura & l'Assemblaggio

6.1 Processo di Saldatura a Rifusione

L'ELUA3535OGB è adatto per i processi standard di rifusione SMT (Surface Mount Technology). Le istruzioni chiave includono:

- La polimerizzazione di qualsiasi adesivo deve seguire i processi standard.

- La saldatura a rifusione non dovrebbe essere eseguita più di due volte per evitare stress termico.

- Lo stress meccanico sul LED durante il riscaldamento e il raffreddamento dovrebbe essere minimizzato.

- La scheda circuitale non dovrebbe essere piegata dopo la saldatura per prevenire la rottura del contenitore ceramico o delle giunzioni saldate.

6.2 Condizioni di Stoccaggio

I LED dovrebbero essere conservati nelle loro originali buste barriera all'umidità a temperature tra -40°C e +100°C e a bassa umidità per prevenire l'ossidazione dei terminali.

7. Nomenclatura del Modello & Informazioni per l'Ordine

Il numero di parte segue una struttura dettagliata:ELUA3535OGB-PXXXXYY3240500-VD1M

- EL:Codice del produttore.

- UA:Famiglia di prodotti UVA.

- 3535:Dimensioni del contenitore (3.5x3.5mm).

- O:Materiale del contenitore (Ceramica Al₂O₃).

- G:Rivestimento (Ag - Argento).

- B:Angolo di visione (120°).

- PXXXX:Codice lunghezza d'onda di picco (es. 6070 per 360-370nm).

- YY:Intervallo Flusso Radiante Minimo (es. U2 per 1000mW).

- 3240:Intervallo 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. Suggerimenti per l'Applicazione

8.1 Circuiti di Applicazione Tipici

Questi LED richiedono un driver a corrente costante per un funzionamento stabile. Un circuito semplice coinvolge un alimentatore CC, un circuito o IC driver a corrente costante e il LED in serie. Il driver dovrebbe essere selezionato per fornire fino a 500mA (o 700mA per 365nm) rispettando la curva di derating basata sulla temperatura ambiente operativa. Nonostante la protezione ESD integrata, può essere considerata una soppressione di tensione transitoria in ambienti elettricamente rumorosi.

8.2 Progetto del Dissipatore di Calore

Una gestione termica efficace è fondamentale. La bassa resistenza termica di 4 °C/W è efficace solo se il calore viene condotto via dal pad termico. Un PCB progettato correttamente con via termiche che collegano il pad a un ampio piano di rame o a un dissipatore esterno è essenziale, specialmente quando si opera ad alte correnti o in temperature ambiente elevate. La temperatura di giunzione massima (125°C) non deve essere superata.

8.3 Considerazioni sul Progetto Ottico

Per applicazioni di sterilizzazione e fotocatalisi, l'irradianza (potenza UV per unità di area) sulla superficie target è critica. L'angolo del fascio di 120 gradi fornisce un'ampia copertura. Per un'irradianza più alta in un punto specifico, possono essere necessarie ottiche secondarie (riflettori o lenti). La selezione dei materiali per le ottiche e gli involucri deve considerare la trasparenza ai raggi UV e la resistenza al degrado UV (es. usando quarzo, vetro di grado UV o plastiche specifiche stabili ai raggi UV come il PTFE).

9. Confronto Tecnico & Differenziazione

La serie ELUA3535OGB si differenzia attraverso il suocontenitore ceramico. Rispetto ai LED UV SMD in plastica, la ceramica offre:

- Prestazioni Termiche Superiori:Una resistenza termica inferiore porta a una temperatura di giunzione operativa più bassa alla stessa corrente di pilotaggio, che si traduce direttamente in una maggiore durata di vita (L70/B50) e un output mantenuto più alto.

- Affidabilità Migliorata:La ceramica è inerte e fornisce una barriera simile a quella ermetica contro l'umidità e i contaminanti ambientali, migliorando le prestazioni in condizioni difficili.

- Maggiore Densità di Potenza:Il contenitore robusto consente un funzionamento affidabile al livello di potenza di 1.8W, che è all'estremità superiore per LED con queste dimensioni fisiche.

10. Domande Frequenti (FAQ)

10.1 Qual è la differenza tra le versioni 365nm e 405nm oltre alla lunghezza d'onda?

La differenza principale è la composizione del materiale semiconduttore, che porta a diverse proprietà elettriche e ottiche. Il LED 365nm ha una corrente massima nominale inferiore (700mA vs. 1000mA), tipicamente una tensione diretta leggermente più alta e un output di flusso radiante inferiore alla stessa corrente. È anche più sensibile alla temperatura. La scelta dipende dalla lunghezza d'onda richiesta per l'applicazione specifica (es. 365nm per certi fotocatalizzatori, 405nm per alcuni processi di polimerizzazione).

10.2 Come interpreto la curva di derating?

La curva di derating definisce la massima corrente diretta operativa sicura a una data temperatura ambiente (misurata al pad termico del LED). Per usarla, trova la tua temperatura ambiente massima prevista sull'asse x. Traccia una linea fino alla curva, poi a sinistra verso l'asse y per trovare la corrente massima ammissibile. Devi progettare il tuo driver per non superare questa corrente a quella temperatura. Ad esempio, se l'ambiente è a 60°C, la corrente massima è di circa 400mA.

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

È fortemente sconsigliato. I LED sono dispositivi pilotati a corrente. La loro tensione diretta ha un coefficiente di temperatura negativo e varia da unità a unità (come mostrato negli intervalli di tensione). Pilotare con una tensione costante può portare alla fuga termica: quando il LED si riscalda, V_Fdiminuisce, causando un aumento della corrente, che genera più calore, abbassando ulteriormente V_Fe aumentando la corrente fino al guasto. Utilizza sempre un driver a corrente costante.

11. Studio di Caso di Progetto & Utilizzo

11.1 Studio di Caso: Stazione di Polimerizzazione UV per Adesivi

Scenario:Progettare una stazione da banco per la polimerizzazione di adesivi sensibili ai raggi UV su piccoli componenti elettronici.

Selezione:La variante 405nm (ELUA3535OGB-P0010U23240500-VD1M) è scelta perché molti adesivi industriali polimerizzabili UV sono formulati per polimerizzare efficientemente intorno ai 400nm.

Progetto:È pianificato un array di 16 LED su un PCB a nucleo di alluminio (MCPCB) per creare un'area di polimerizzazione uniforme. Ogni LED è pilotato a 450mA da un driver a corrente costante per fornire un margine al di sotto del valore nominale di 500mA, migliorando la durata di vita. L'MCPCB è fissato a un grande dissipatore di alluminio con una ventola. La curva di derating è consultata: a una temperatura ambiente interna stimata di 45°C, 450mA è ben all'interno dell'area operativa sicura. L'angolo del fascio di 120 gradi garantisce una buona sovrapposizione tra LED adiacenti per uniformità.

Risultato:La stazione fornisce luce UV ad alta irradianza e consistente per una polimerizzazione rapida, con il contenitore ceramico che garantisce un output stabile per lunghi periodi operativi.

12. Introduzione al Principio

I LED UVA operano sul principio dell'elettroluminescenza nei materiali semiconduttori. Quando una tensione diretta è applicata attraverso la giunzione p-n, elettroni e lacune sono iniettati nella regione attiva. La loro ricombinazione rilascia energia sotto forma di fotoni. La lunghezza d'onda (colore) della luce emessa è determinata dall'energia del bandgap del materiale semiconduttore utilizzato nella regione attiva. Per la luce UVA (315-400nm), materiali come InGaN/AlGaN sono comunemente usati su substrati specializzati. Il contenitore ceramico serve principalmente come piattaforma meccanicamente robusta e termicamente conduttiva per estrarre calore, che è un sottoprodotto dei processi di ricombinazione non radiativa all'interno del chip.

13. Tendenze di Sviluppo

Il mercato dei LED UV, in particolare per UVA e UVB, è guidato dalla graduale eliminazione delle lampade a mercurio a causa delle normative ambientali (Convenzione di Minamata). Le tendenze chiave includono:

Efficienza Aumentata (WPE - Wall-Plug Efficiency):La ricerca in corso si concentra sul miglioramento dell'efficienza quantistica interna e dell'estrazione della luce per fornire più potenza ottica per watt elettrico, riducendo i costi energetici del sistema e il carico termico.

Potenza & Densità di Potenza Più Alte:Lo sviluppo continua verso LED a singolo die e pacchetti multi-chip che forniscono un flusso radiante più alto dalle stesse o più piccole dimensioni, reso possibile da migliori materiali termici come ceramiche avanzate e substrati compositi.

Affidabilità & Durata di Vita Migliorate:Miglioramenti nel progetto del chip, nei materiali di confezionamento (come la ceramica usata qui) e nella tecnologia dei fosfori (per prodotti UV convertiti) mirano a estendere la durata operativa, un fattore critico per applicazioni industriali e mediche.

Riduzione dei Costi:Con l'aumento dei volumi di produzione e la maturazione dei processi, il costo per watt radiante dovrebbe diminuire, accelerando l'adozione in più applicazioni.