Scheda Tecnica LED UV LTPL-C16FUVM375 - 3.2x1.6x1.9mm - 3.5V - 160mW - Lunghezza d'onda di picco 375nm - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

La serie LTPL-C16 rappresenta un significativo progresso nella tecnologia dell'illuminazione a stato solido, progettata specificamente per applicazioni ultraviolette (UV). Questo prodotto è una sorgente luminosa ad alta efficienza energetica e ultracompatta che unisce la lunga durata operativa e l'alta affidabilità intrinseche dei Diodi Emettitori di Luce (LED) a livelli prestazionali adatti a sostituire i sistemi di illuminazione UV convenzionali. Offre ai progettisti una notevole libertà nello sviluppo del prodotto grazie al suo fattore di forma ridotto e al design a montaggio superficiale, aprendo nuove possibilità nei processi e nelle apparecchiature basate su tecnologia UV.

1.1 Caratteristiche e Vantaggi Principali

I vantaggi fondamentali di questo componente derivano dal suo design e processo produttivo. È pienamente compatibile con le attrezzature standard di pick-and-place automatizzato, facilitando l'assemblaggio su larga scala e conveniente su schede a circuito stampato (PCB). Il package è qualificato per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi (IR) e a fase di vapore, rispettando i requisiti standard di produzione senza piombo e conformi alla direttiva RoHS. La sua impronta standard EIA (Electronic Industries Alliance) garantisce interoperabilità e facilità di integrazione nelle librerie di design e nelle linee di assemblaggio esistenti. Inoltre, il dispositivo è progettato per essere direttamente compatibile con i livelli di pilotaggio dei circuiti integrati (IC), semplificando l'elettronica di controllo circostante.

1.2 Applicazioni Target

Questo LED UV è specificamente destinato a processi industriali e manifatturieri che utilizzano luce ultravioletta. Le principali aree di applicazione includono la fotopolimerizzazione UV di adesivi, resine e rivestimenti, dove è richiesta una polimerizzazione precisa e rapida. È anche adatto per sistemi di marcatura e codifica UV. Un altro caso d'uso significativo è l'essiccazione e polimerizzazione di inchiostri da stampa specializzati. La lunghezza d'onda di 375nm è particolarmente efficace nell'iniziare reazioni fotochimiche per questi scopi.

2. Informazioni Meccaniche e sul Package

Il dispositivo è alloggiato in un package a montaggio superficiale compatto. Le dimensioni di contorno sono critiche per il layout del PCB e la gestione termica. Il corpo del package misura approssimativamente 3.2mm in lunghezza, 1.6mm in larghezza e ha un'altezza di 1.9mm. Tutte le tolleranze dimensionali sono tipicamente di ±0.1mm salvo diversa specifica nel disegno meccanico dettagliato. Il componente presenta una lente trasparente per un'estrazione ottimale della luce.

2.1 Layout dei Pad di Attacco PCB

Per una saldatura affidabile, viene fornito un land pattern (impronta) PCB consigliato. Questo pattern è ottimizzato per i processi di saldatura a rifusione a infrarossi o a fase di vapore. Il design dei pad garantisce la corretta formazione del filetto di saldatura, la stabilità meccanica e un efficace trasferimento termico dal die del LED al PCB, fondamentale per gestire la temperatura di giunzione e mantenere l'affidabilità a lungo termine.

2.2 Identificazione della Polarità

Il componente ha un catodo e un anodo designati. La polarità è tipicamente indicata da una marcatura sul corpo del package, come una tacca, un punto o un angolo smussato. L'orientamento corretto della polarità durante l'assemblaggio è obbligatorio, poiché l'applicazione di una tensione inversa superiore al valore assoluto massimo può causare danni immediati al dispositivo.

3. Valori Assoluti Massimi

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti o al di sotto non è garantito e dovrebbe essere evitato per prestazioni affidabili.

• Dissipazione di Potenza (Po):160 mW. Questa è la massima perdita di potenza consentita all'interno del dispositivo a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C.
• Corrente Diretta Continua (If):40 mA. La massima corrente diretta continua che può essere applicata.
• Tensione Inversa (Vr):5 V. La massima tensione che può essere applicata in direzione inversa.
• Intervallo di Temperatura Operativa (Topr):-40°C a +85°C. L'intervallo di temperatura ambiente entro il quale il dispositivo è progettato per funzionare.
• Intervallo di Temperatura di Stoccaggio (Tstg):-40°C a +100°C.
• Temperatura di Giunzione (Tj):90°C. La massima temperatura consentita alla giunzione del semiconduttore stessa.

4. Caratteristiche Elettro-Ottiche

Questi parametri sono misurati in condizioni di test standard di Ta=25°C e una corrente diretta (If) di 20mA, salvo diversa indicazione. Definiscono le prestazioni tipiche del dispositivo.

• Flusso Radiante (Φe):14 mW (Min), 20 mW (Tip), 28 mW (Max). Questa è la potenza ottica totale emessa nello spettro UV, misurata in milliwatt.
• Angolo di Visione (2θ1/2):135 gradi (Tip). Questo definisce l'ampiezza angolare della radiazione emessa dove l'intensità è la metà dell'intensità di picco.
• Lunghezza d'Onda di Picco (λp):370 nm (Min), 375 nm (Tip), 380 nm (Max). La lunghezza d'onda alla quale l'intensità radiante spettrale è massima.
• Tensione Diretta (Vf):2.8 V (Min), 3.5 V (Tip), 4.0 V (Max). La caduta di tensione ai capi del LED quando opera alla corrente diretta specificata.
• Corrente Inversa (Ir):10 µA (Max) a Vr=1.2V. Questo parametro è testato per verificare la caratteristica Zener, ma il dispositivo non è destinato al funzionamento in inversa.

5. Sistema di Codici Bin e Classificazione

Per gestire le variazioni di produzione e consentire una selezione precisa, i LED sono suddivisi in bin di prestazioni basati su parametri chiave. Il codice bin è marcato sull'imballaggio.

5.1 Binning della Tensione Diretta (Vf)

I dispositivi sono categorizzati in tre bin di tensione: V1 (2.8V-3.2V), V2 (3.2V-3.6V) e V3 (3.6V-4.0V). Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con cadute di tensione simili per prestazioni uniformi in array paralleli o per soddisfare requisiti specifici dei driver.

5.2 Binning del Flusso Radiante (Φe)

L'output ottico è suddiviso in un ampio intervallo per garantire l'abbinamento dell'intensità. I bin vanno da R3 (14-16 mW) a R9 (26-28 mW). Selezionare LED dallo stesso bin di flusso o da bin adiacenti è fondamentale per applicazioni che richiedono un'illuminazione uniforme.

5.3 Binning della Lunghezza d'Onda di Picco (λp)

La lunghezza d'onda UV è suddivisa in due gruppi principali: P3P (370-375 nm) e P3Q (375-380 nm). Cið garantisce coerenza spettrale per processi sensibili a una specifica lunghezza d'onda di attivazione UV.

6. Analisi delle Curve di Prestazione

I dati grafici forniscono una comprensione più approfondita del comportamento del dispositivo in condizioni variabili.

6.1 Flusso Radiante Relativo vs. Corrente Diretta

Questa curva mostra che l'output ottico non è proporzionale linearmente alla corrente. Aumenta con la corrente ma può mostrare saturazione o efficienza ridotta a correnti molto elevate a causa di effetti termici e del droop dell'efficienza quantistica interna. Operare significativamente al di sopra del tipico punto di test di 20mA richiede un'attenta gestione termica.

6.2 Corrente Diretta vs. Tensione Diretta (Curva I-V)

La caratteristica I-V è esponenziale, tipica di un diodo. La curva mostra la tensione di soglia (dove la corrente inizia a fluire significativamente) e come la tensione diretta aumenti con la corrente. Questa informazione è vitale per progettare driver a corrente costante.

6.3 Flusso Radiante Relativo vs. Temperatura di Giunzione

Questa è una delle curve più critiche per il design. Dimostra l'impatto negativo della temperatura sull'output luminoso. All'aumentare della temperatura di giunzione (Tj), il flusso radiante diminuisce. Un efficace dissipatore di calore e il design termico del PCB sono essenziali per mantenere un output elevato e una lunga vita. La curva quantifica il fattore di derating.

6.4 Spettro di Emissione Relativo

Il grafico della distribuzione spettrale mostra l'intensità della radiazione emessa attraverso le lunghezze d'onda. Conferma il picco a ~375nm e mostra la larghezza di banda spettrale (Larghezza a Metà Altezza - FWHM), importante per applicazioni in cui sono mirate specifiche fotoreazioni.

7. Linee Guida per l'Assemblaggio e la Manipolazione

7.1 Raccomandazioni per il Processo di Saldatura

Il dispositivo è classificato per saldatura a rifusione senza piombo. Viene fornito un profilo di temperatura dettagliato, che specifica le fasi di pre-riscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento. I parametri chiave includono una temperatura massima del corpo non superiore a 260°C e un tempo sopra i 240°C inferiore a 10 secondi. Tassi di raffreddamento rapidi non sono raccomandati. La saldatura manuale con saldatore è possibile ma deve essere limitata a 300°C per un massimo di 3 secondi per terminale, una sola volta.

7.2 Precauzioni contro le Scariche Elettrostatiche (ESD)

Questo LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere implementati adeguati controlli ESD durante la manipolazione e l'assemblaggio. Ciò include l'uso di braccialetti collegati a terra, tappetini antistatici e imballaggi e attrezzature sicuri per ESD. Il mancato rispetto delle precauzioni ESD può portare a guasti latenti o catastrofici del dispositivo.

7.3 Pulizia

Se è necessaria una pulizia post-saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. Prodotti chimici aggressivi o non specificati possono danneggiare la lente epossidica e il package, portando a una riduzione dell'output luminoso o a guasti prematuri.

7.4 Sensibilità all'Umidità e Stoccaggio

Il package è classificato Livello di Sensibilità all'Umidità (MSL) 3 secondo lo standard JEDEC J-STD-020. Quando la busta a tenuta d'umidità è sigillata, i dispositivi hanno una durata di conservazione di un anno se stoccati a ≤ 30°C e ≤ 90% UR. Una volta aperta la busta, i componenti devono essere utilizzati entro 168 ore (7 giorni) se stoccati a ≤ 30°C e ≤ 60% UR. Se la carta indicatrice di umidità diventa rosa o il limite temporale viene superato, è richiesta una cottura a 60°C per almeno 48 ore prima della rifusione per prevenire danni da \"popcorning\" durante la saldatura.

8. Informazioni su Imballaggio e Ordine

I componenti sono forniti su nastro portatore goffrato per la manipolazione automatizzata. Le dimensioni del nastro sono specificate per essere compatibili con alimentatori standard. Il nastro è avvolto su bobine da 7 pollici (178mm). Una bobina tipica contiene 1500 pezzi. L'imballaggio è conforme alle specifiche EIA-481-1-B. Il nastro di copertura superiore sigilla le tasche dei componenti. Le specifiche di qualità consentono un massimo di due componenti mancanti consecutivi su una bobina.

9. Considerazioni per il Design dell'Applicazione

9.1 Design del Circuito di Pilotaggio

Un LED è un dispositivo pilotato a corrente. Per un funzionamento stabile e uniforme, deve essere pilotato da una sorgente di corrente costante, non da una tensione costante. Quando si collegano più LED, è preferibile il collegamento in serie poiché garantisce la stessa corrente attraverso ciascun dispositivo. Se il collegamento in parallelo è inevitabile, dovrebbero essere utilizzate resistenze di limitazione della corrente individuali per ogni ramo LED per compensare le variazioni nella tensione diretta (Vf) e prevenire l'\"accaparramento\" di corrente, che può portare a luminosità non uniforme e potenziale sovraccarico di un dispositivo.

9.2 Gestione Termica

Gestire la temperatura di giunzione è fondamentale per le prestazioni e la durata. La temperatura massima di giunzione è 90°C. Il progettista deve calcolare la resistenza termica dalla giunzione all'ambiente (Rth j-a) in base al layout del PCB, all'area di rame e al possibile uso di via termiche. La potenza dissipata (Pd = Vf * If) deve essere gestita per mantenere Tj entro i limiti, considerando soprattutto il derating dell'output luminoso con la temperatura mostrato nelle curve di prestazione. Un pad termico ben progettato sul PCB è essenziale.

9.3 Design Ottico

L'angolo di visione di 135 gradi fornisce un pattern di emissione ampio. Per applicazioni che richiedono luce UV focalizzata o collimata, potrebbero essere necessarie ottiche secondarie come lenti o riflettori. Il materiale di queste ottiche deve essere trasparente alla radiazione UV (ad esempio, vetri specializzati o plastiche stabili ai UV come il PMMA).

10. Affidabilità e Note Applicative

Il prodotto è progettato per l'uso in apparecchiature elettroniche commerciali e industriali standard. Per applicazioni che richiedono un'affidabilità eccezionale dove un guasto potrebbe compromettere la sicurezza (ad esempio, aviazione, supporto vitale medico, sistemi di sicurezza dei trasporti), è necessaria una consultazione specifica e un potenziale processo di qualifica, poiché i dati del prodotto standard potrebbero non coprire tali casi d'uso estremi. La durata del LED è fortemente influenzata dalle condizioni operative, principalmente dalla temperatura di giunzione e dalla corrente di pilotaggio. Operare al di sotto dei valori assoluti massimi e implementare un robusto design termico massimizzerà la durata operativa.